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JP4821015B2 - Semiconductor for photoelectric conversion material, photoelectric conversion element and solar cell - Google Patents
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Semiconductor for photoelectric conversion material, photoelectric conversion element and solar cell Download PDF

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Description

本発明は、光電変換材料用半導体、光電変換素子及び太陽電池に関する。   The present invention relates to a semiconductor for a photoelectric conversion material, a photoelectric conversion element, and a solar cell.

光電変換材料とは、電極間の電気化学反応を利用して光エネルギを電気エネルギに変換する材料である。光電変換材料に光を照射すると、一方の電極側で電子が発生し、対電極に移動する。対電極に移動した電子は、電解質中をイオンとして移動して一方の電極にもどる。   A photoelectric conversion material is a material that converts light energy into electrical energy using an electrochemical reaction between electrodes. When the photoelectric conversion material is irradiated with light, electrons are generated on one electrode side and move to the counter electrode. The electrons that have moved to the counter electrode move as ions in the electrolyte and return to one electrode.

すなわち、光電変換材料は光エネルギを電気エネルギとして連続して取り出せる材料であり、たとえば、太陽電池などに利用されている。太陽電池にはいくつかの種類があるが、住居設置用発電パネル、卓上計算機、時計、携帯用ゲーム機等に実用化されているものの大部分はシリコン太陽電池である。   That is, the photoelectric conversion material is a material that can continuously extract light energy as electric energy, and is used for, for example, a solar cell. There are several types of solar cells, but most of them are silicon solar cells that have been put to practical use in power generation panels for home installation, desk calculators, watches, portable game machines and the like.

しかし、最近になって色素増感型太陽電池が注目され、実用化を目指して研究されている。色素増感型太陽電池は古くから研究されており、その基本構造は、具体的には金属酸化物半導体及びそこに吸着した色素、電解質溶液及び対向電極を構成として有するものである。   However, recently, dye-sensitized solar cells have attracted attention and are being studied for practical use. Dye-sensitized solar cells have been studied for a long time, and the basic structure specifically includes a metal oxide semiconductor, a dye adsorbed thereon, an electrolyte solution, and a counter electrode.

上記のような、従来の色素増感型太陽電池においては、光電変換材料は、半導体表面に、可視光領域に吸収をもつ分光増感色素を吸着させたものが用いられている。例えば、金属酸化物半導体の表面に、遷移金属錯体などの分光増感色素層を有する太陽電池を記載しているもの(例えば、特許文献1参照。)、また、金属イオンでドープした酸化チタン半導体層の表面に、遷移金属錯体などの分光増感色素層を有する太陽電池を記載しているもの(例えば、特許文献2参照)などが挙げられる。   In the conventional dye-sensitized solar cell as described above, a photoelectric conversion material in which a spectral sensitizing dye having absorption in the visible light region is adsorbed on the semiconductor surface is used. For example, a solar cell having a spectral sensitizing dye layer such as a transition metal complex on the surface of a metal oxide semiconductor is described (for example, see Patent Document 1), and a titanium oxide semiconductor doped with metal ions Examples include a solar cell having a spectral sensitizing dye layer such as a transition metal complex on the surface of the layer (for example, see Patent Document 2).

一方、光電変換能力を有する酸化物半導体電極としては、初期の頃は半導体の単結晶電極が用いられてきた。その種類としては、酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)等がある。 On the other hand, as an oxide semiconductor electrode having photoelectric conversion ability, a semiconductor single crystal electrode has been used in the early days. The types include titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), and the like.

しかし、単結晶電極は色素の吸着量が少ないため効率は非常に低く、コストが高いというデメリットがあった。そこで考え出されてきたのが、微粒子を焼結して形成された多数の細孔を有する高表面積半導体電極である。   However, since the single crystal electrode has a small amount of dye adsorption, the efficiency is very low and the cost is high. Thus, a high surface area semiconductor electrode having a large number of pores formed by sintering fine particles has been devised.

例えば、坪村らによって有機色素を吸着した多孔質酸化亜鉛電極が非常に性能が高いことが報告されている(例えば、非特許文献1参照)。   For example, it has been reported by Tsubomura et al. That a porous zinc oxide electrode adsorbing an organic dye has very high performance (see, for example, Non-Patent Document 1).

その後は、色素にも改良がされるようになり、例えば、Graetzelらは、ルテニウム錯体系色素を多孔質酸化チタン電極に吸着させ、現在、シリコン太陽電池並みの性能を有する太陽電池を得ている(例えば、非特許文献2参照)。   Thereafter, the dye is also improved. For example, Graetzel et al. Have adsorbed a ruthenium complex dye on a porous titanium oxide electrode, and currently obtain a solar cell having performance equivalent to that of a silicon solar cell. (For example, refer nonpatent literature 2).

しかしながら、シリコン太陽電池を代替する実用化のためには、今まで以上に高いエネルギ変換効率や、さらに高い短絡電流、開放電圧、形状因子が求められており、現在のところ、多孔質半導体電極で報告されている物質として、ZnO、TiO2、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化ニオブ(Nb25)等を用いての技術開発が継続して行われている。 However, for practical use to replace silicon solar cells, higher energy conversion efficiency, higher short-circuit current, open-circuit voltage, and form factor are required than ever before. Technological development using ZnO, TiO 2 , zirconium oxide (ZrO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), etc. as the reported substances has been continued.

また、色素増感型湿式太陽電池はシリコン太陽電池に比べ製造コストが非常に安いため、将来的には先述の種々の製品に用いられているシリコン太陽電池を代替する可能性があるが、その際には各々の製品に応じた太陽電池の特性が重要になる。   In addition, since dye-sensitized wet solar cells are much cheaper to manufacture than silicon solar cells, in the future, there is a possibility of replacing silicon solar cells used in the above-mentioned various products. In some cases, the characteristics of the solar cell according to each product are important.

太陽電池の特性には様々なものがあり中でも、下記に示す
1.短絡電流
2.開放電圧
3.形状因子
4.エネルギ変換効率
5.光吸収スペクトル
などが重要であるが、特に4.のエネルギ変換効率は太陽電池の最大の課題であり、その改良が強く望まれていた。その効率を左右する技術課題の一つとして、光励起された電子を効率的に半導体に移動する能力を有する増感色素が求められている。これまでに検討された種々の色素のうち、前記ルテニウム錯体系色素は比較的優れた特性を有することがわかっているが、色素が高価であることから、より安価で安定的に供給可能な有機色素がより好ましい。こうした要請からこれまでにも多くの有機色素が検討されているが、その光電変換効率は未だ充分なものではなく、有機色素で前記ルテニウム錯体を超える性能を示すものは見出されていないのが現状である。
Among various characteristics of solar cells, the following are shown. Short circuit current 2. Open voltage Form factor 4. 4. Energy conversion efficiency The light absorption spectrum is important. The energy conversion efficiency of the solar cell is the biggest problem for solar cells, and its improvement has been strongly desired. As one of the technical problems affecting the efficiency, there is a demand for a sensitizing dye having the ability to efficiently transfer photoexcited electrons to a semiconductor. Of the various dyes studied so far, the ruthenium complex dyes are known to have relatively excellent characteristics. However, since the dyes are expensive, they are cheaper and can be supplied stably. Dyes are more preferred. Many organic dyes have been studied so far because of such demands, but the photoelectric conversion efficiency is not yet sufficient, and no organic dyes having performance exceeding the ruthenium complex have been found. Currently.

また、金属錯体色素の配位子変化についても報告は多く、例えばキサンテン系色素を配位子に持つ金属錯体色素(例えば、特許文献3参照)についても報告されている。また、ボロン酸基により半導体(例えば酸化チタン)上へ固定化した金属錯体色素(例えば、特許文献4参照)についても報告されているが何れもその光電変換効率は未だ充分なものではない状況である。   In addition, there are many reports on changes in the ligands of metal complex dyes, for example, metal complex dyes having xanthene dyes as ligands (for example, see Patent Document 3). In addition, metal complex dyes (for example, see Patent Document 4) immobilized on a semiconductor (for example, titanium oxide) with a boronic acid group have also been reported, but none of them have sufficient photoelectric conversion efficiency yet. is there.

これらの色素は、いずれも前記ルテニウム錯体と比較するとまだ満足いく性能を有していないため、吸着力が強く長波長領域まで高効率な色素の更なる開発が望まれている。
特開平1−220380号公報 特表平5−504023号公報 特開2000−251957号公報 特開2002−75475号公報 Nature,261(1976)p402 J.Am.Chem.Soc.115(1993)6382
None of these dyes yet have satisfactory performance as compared with the ruthenium complex, and therefore further development of dyes having strong adsorptive power and high efficiency up to a long wavelength region is desired.
Japanese Patent Laid-Open No. 1-220380 Japanese National Patent Publication No. 5-504023 JP 2000-251957 A JP 2002-75475 A Nature, 261 (1976) p402. J. et al. Am. Chem. Soc. 115 (1993) 6382

本発明の第一の目的は、高い光電変換効率と優れた安定性とを示す光電変換材料用半導体、光電変換素子及び太陽電池を提供することである。   The first object of the present invention is to provide a semiconductor for a photoelectric conversion material, a photoelectric conversion element, and a solar cell that exhibit high photoelectric conversion efficiency and excellent stability.

本発明は下記1〜8の手段により達成された。
1.一般式(1)又は(2)で表される化合物の少なくとも1種を配位子として有する金属錯体を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。

Figure 0004821015
(式中、R 〜R は水素原子又はアルキル基を表し、R はアルキル基、フェニル基又はアミノ基を表し、Z は炭素原子および窒素原子と共に、ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基又はトリアゾリル基を形成するために必要な非金属原子団を表し、Arはフェニル基、ナフチル基、チエニル基、フリル基又はチアゾリル基を表し、Mは水素原子又は塩形成性陽イオンを表し、nは0又は1を表す。)
2.一般式(3)又は(4)で表される化合物の少なくとも1種を配位子として有する金属錯体を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
Figure 0004821015
(式中、R 〜R は水素原子又はアルキル基を表し、R はアルキル基、フェニル基、ピリジル基、チアゾリル基、ピラゾリル基又はアミノ基を表し、Z は炭素原子および窒素原子と共に、ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ピラゾリル基又はイミダゾリル基を形成するために必要な非金属原子団を表し、Arはフェニル基、チエニル基、フリル基又はチアゾリル基を表し、Mは水素原子又は塩形成性陽イオンを表し、nは0又は1を表す。)
3.一般式(5)〜(7)で表される化合物の少なくとも1種を配位子として有する金属錯体を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
Figure 0004821015
(式中、R はアルキル基、フェニル基、ピリジル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、ピラジニル基又はアミノ基を表し、Z 及びZ は炭素原子および窒素原子と共に、ピリジル基、ピラジニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ピラゾリル基又はイミダゾリル基を形成するために必要な非金属原子団を表し、Arはフェニル基、チエニル基、フリル基又はチアゾリル基を表し、Mは水素原子又は塩形成性陽イオンを表す。)
4.一般式(8)で表される化合物を配位子として有する金属錯体を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
Figure 0004821015
(式中、R はアルキル基、フェニル基、ピリジル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、ピラジニル基又はアミノ基を表し、Arはフェニル基、チエニル基、フリル基又はチアゾリル基を表し、Mは水素原子又は塩形成性陽イオンを表す。)
5.前記金属錯体が、中心金属として、ルテニウムを有することを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体。
6.前記光電変換材料用半導体に係る半導体が、金属酸化物もしくは金属硫化物半導体であることを特徴とする前記1〜5のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体。
7.前記1〜6のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体を含有する層が導電性支持体上に設けられていることを特徴とする光電変換素子。
8.前記7に記載の光電変換素子が、電荷移動層及び対向電極を有することを特徴とする太陽電池。
なお、以下(1)〜(8)は参考とされる手段である。 The present invention has been achieved by the following means 1 to 8 .
1. A semiconductor for a photoelectric conversion material comprising a metal complex having at least one compound represented by the general formula (1) or (2) as a ligand.
Figure 0004821015
(Wherein R 1 to R 3 represent a hydrogen atom or an alkyl group, R 4 represents an alkyl group, a phenyl group or an amino group, and Z 1 together with a carbon atom and a nitrogen atom together with a pyridyl group, a pyrazinyl group and a pyrimidinyl group) Represents a nonmetallic atomic group necessary for forming a pyridazinyl group, triazinyl group, oxazolyl group, thiazolyl group, pyrazolyl group, imidazolyl group or triazolyl group, Ar represents a phenyl group, naphthyl group, thienyl group, furyl group or thiazolyl Represents a group, M represents a hydrogen atom or a salt-forming cation, and n represents 0 or 1.)
2. A semiconductor for a photoelectric conversion material, comprising a metal complex having at least one compound represented by formula (3) or (4) as a ligand.
Figure 0004821015
(Wherein R 1 to R 3 represent a hydrogen atom or an alkyl group, R 4 represents an alkyl group, a phenyl group, a pyridyl group, a thiazolyl group, a pyrazolyl group, or an amino group, and Z 2 together with a carbon atom and a nitrogen atom) Represents a nonmetallic atomic group necessary for forming a pyridyl group, a pyrazinyl group, a pyrimidinyl group, an oxazolyl group, a thiazolyl group, a pyrazolyl group or an imidazolyl group, and Ar represents a phenyl group, a thienyl group, a furyl group or a thiazolyl group. , M represents a hydrogen atom or a salt-forming cation, and n represents 0 or 1.)
3. The semiconductor for photoelectric conversion materials characterized by including the metal complex which has at least 1 sort (s) of the compound represented by General formula (5)-(7) as a ligand.
Figure 0004821015
(Wherein R 4 represents an alkyl group, a phenyl group, a pyridyl group, a pyrazolyl group, a thiazolyl group, a pyrazinyl group or an amino group, and Z 1 and Z 2 together with a carbon atom and a nitrogen atom together with a pyridyl group, a pyrazinyl group and an oxazolyl group) Represents a nonmetallic atomic group necessary for forming a group, thiazolyl group, pyrazolyl group or imidazolyl group, Ar represents a phenyl group, thienyl group, furyl group or thiazolyl group, and M represents a hydrogen atom or a salt-forming cation Represents.)
4). The semiconductor for photoelectric conversion materials characterized by including the metal complex which has a compound represented by General formula (8) as a ligand.
Figure 0004821015
(In the formula, R 4 represents an alkyl group, a phenyl group, a pyridyl group, a pyrazolyl group, a thiazolyl group, a pyrazinyl group or an amino group, Ar represents a phenyl group, a thienyl group, a furyl group or a thiazolyl group, and M represents a hydrogen atom. Or represents a salt-forming cation.)
5. 5. The semiconductor for a photoelectric conversion material according to any one of 1 to 4, wherein the metal complex has ruthenium as a central metal.
6). 6. The semiconductor for photoelectric conversion material according to any one of 1 to 5, wherein the semiconductor according to the semiconductor for photoelectric conversion material is a metal oxide or a metal sulfide semiconductor.
7). 7. A photoelectric conversion element, wherein a layer containing the semiconductor for a photoelectric conversion material according to any one of 1 to 6 is provided on a conductive support.
8). 8. The solar cell according to 7, wherein the photoelectric conversion element has a charge transfer layer and a counter electrode.
The following (1) to (8) are means to be referred to.

(1
可視部に吸収を有する化合物を配位子として有する金属錯体を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
(1 )
A semiconductor for a photoelectric conversion material comprising a metal complex having a compound having absorption in a visible part as a ligand.

(2
一般式(1)又は(2)で表される化合物の少なくとも1種を配位子として有する金属錯体を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
(2 )
A semiconductor for a photoelectric conversion material comprising a metal complex having at least one compound represented by the general formula (1) or (2) as a ligand.

Figure 0004821015
Figure 0004821015

(式中、R〜Rは水素原子又は置換基を表し、Rはアルキル基、アリール基、複素環基又はアミノ基を表し、Zは5又は6員の芳香族複素環を形成するために必要な非金属原子団を表し、Arは芳香族炭素環基又は芳香族複素環基を表し、Mは水素原子又は塩形成性陽イオンを表し、nは0又は1を表す。)
(3
一般式(3)又は(4)で表される化合物の少なくとも1種を配位子として有する金属錯体を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
(In the formula, R 1 to R 3 represent a hydrogen atom or a substituent, R 4 represents an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, or an amino group, and Z 1 forms a 5- or 6-membered aromatic heterocyclic ring. (N represents an aromatic carbocyclic group or an aromatic heterocyclic group, M represents a hydrogen atom or a salt-forming cation, and n represents 0 or 1).
(3 )
A semiconductor for a photoelectric conversion material, comprising a metal complex having at least one compound represented by formula (3) or (4) as a ligand.

Figure 0004821015
Figure 0004821015

(式中、R〜Rは水素原子又は置換基を表し、Rはアルキル基、アリール基、複素環基又はアミノ基を表し、Zは5又は6員の芳香族複素環を形成するために必要な非金属原子団を表し、Arは芳香族炭素環基又は芳香族複素環基を表し、Mは水素原子又は塩形成性陽イオンを表し、nは0又は1を表す。)
(4
一般式(5)〜(8)で表される化合物の少なくとも1種を配位子として有する金属錯体を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
(Wherein R 1 to R 3 represent a hydrogen atom or a substituent, R 4 represents an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group or an amino group, and Z 2 forms a 5- or 6-membered aromatic heterocyclic ring. (N represents an aromatic carbocyclic group or an aromatic heterocyclic group, M represents a hydrogen atom or a salt-forming cation, and n represents 0 or 1).
(4 )
The semiconductor for photoelectric conversion materials characterized by including the metal complex which has at least 1 sort (s) of the compound represented by General formula (5)-(8) as a ligand.

Figure 0004821015
Figure 0004821015

(式中、Rはアルキル基、アリール基、複素環基又はアミノ基を表し、Z及びZは5又は6員の芳香族複素環を形成するために必要な非金属原子団を表し、Arは芳香族炭素環基又は芳香族複素環基を表し、Mは水素原子又は塩形成性陽イオンを表す。)
(5
前記金属錯体が、中心金属として、ルテニウムを有することを特徴とする前記(のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体。
(Wherein R 4 represents an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group or an amino group, and Z 1 and Z 2 represent a nonmetallic atomic group necessary for forming a 5- or 6-membered aromatic heterocyclic ring. , Ar represents an aromatic carbocyclic group or aromatic heterocyclic group, and M represents a hydrogen atom or a salt-forming cation.)
(5 )
The semiconductor for a photoelectric conversion material according to any one of ( 1 ) to ( 4 ) , wherein the metal complex has ruthenium as a central metal.

(6
金属酸化物もしくは金属硫化物半導体であることを特徴とする前記(のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体。
(6 )
It is a metal oxide or a metal sulfide semiconductor, The semiconductor for photoelectric conversion materials of any one of said ( 1 ) - ( 5 ) characterized by the above-mentioned .

(7
前記(のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体を含有する層が導電性支持体上に設けられていることを特徴とする光電変換素子。
(7 )
The photoelectric conversion element characterized by the layer containing the semiconductor for photoelectric conversion materials of any one of said ( 1 ) - ( 6 ) being provided on the electroconductive support body.

(8
前記(に記載の光電変換素子、電荷移動層及び対向電極を有することを特徴とする太陽電池。
(8 )
A solar cell comprising the photoelectric conversion element according to ( 7 ) , a charge transfer layer, and a counter electrode.

本発明により、高い光電変換効率と優れた安定性とを示す光電変換材料用半導体、光電変換素子及び太陽電池を提供することが出来た。   According to the present invention, it was possible to provide a semiconductor for a photoelectric conversion material, a photoelectric conversion element, and a solar cell that exhibit high photoelectric conversion efficiency and excellent stability.

次に本発明を実施するための最良の形態について説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明は、色素分子を配位子として有する金属錯体を含む光電変換材料用半導体に関するものである。該金属錯体を含むとは、基体となる半導体の表面への吸着や、半導体が多孔質などのポーラスな構造を有する場合には、半導体の多孔質構造に前記金属錯体色素が入りこむ等の種々の態様を挙げることができ、これにより半導体の増感を行える態様をいう。   The present invention relates to a semiconductor for a photoelectric conversion material containing a metal complex having a dye molecule as a ligand. The inclusion of the metal complex means that the metal complex dye penetrates into the porous structure of the semiconductor when the semiconductor has a porous structure such as adsorption to the surface of the semiconductor serving as the base. An embodiment can be mentioned, and this means an embodiment in which sensitization of a semiconductor can be performed.

本発明者等は、前記の、色素増感型太陽電池における、現状の課題を解決するため鋭意検討を行った結果、請求項1〜7に各々記載されている、前記一般式(1)〜(8)で表されるような特定構造を有する化合物(色素)を配位子とする金属錯体色素を見出し、該金属錯体色素を用いて増感した光電変換材料用半導体により、本発明に記載の効果、すなわち、高い光電変換効率と優れた安定性とを示す光電変換材料用半導体を得ることに成功した。   As a result of intensive studies to solve the current problems in the dye-sensitized solar cells, the present inventors have described the general formulas (1) to (1) to (1) to (7), respectively. A metal complex dye having a compound (dye) having a specific structure represented by (8) as a ligand is found and described in the present invention by a semiconductor for a photoelectric conversion material sensitized with the metal complex dye. That is, it succeeded in obtaining a semiconductor for a photoelectric conversion material that exhibits high photoelectric conversion efficiency and excellent stability.

《光電変換材料用半導体》
本発明の光電変換材料用半導体に用いられる基材となる半導体としては、シリコン、ゲルマニウムのような単体、周期表(元素周期表ともいう)の第3族〜第5族、第13族〜第15族系の元素を有する化合物、金属のカルコゲニド(例えば酸化物、硫化物、セレン化物等)、金属窒化物等を使用することができる。
<< Semiconductor for photoelectric conversion material >>
As a semiconductor used as a base material used in the semiconductor for photoelectric conversion material of the present invention, silicon, germanium, simple substance, periodic table (also referred to as element periodic table), Group 3 to Group 5, Group 13 to Group A compound having a group 15 element, a metal chalcogenide (eg, oxide, sulfide, selenide, etc.), metal nitride, or the like can be used.

好ましい金属のカルコゲニドとして、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、またはタンタルの酸化物、カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモンまたはビスマスの硫化物、カドミウムまたは鉛のセレン化物、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−ヒ素または銅−インジウムのセレン化物、銅−インジウムの硫化物、チタンの窒化物等が挙げられる。   Preferred metal chalcogenides include titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium or tantalum oxides, cadmium, zinc, lead, silver, antimony or Bismuth sulfide, cadmium or lead selenide, cadmium telluride and the like. Other compound semiconductors include phosphides such as zinc, gallium, indium and cadmium, gallium-arsenic or copper-indium selenide, copper-indium sulfide, titanium nitride, and the like.

本発明の光電変換材料用半導体に係る半導体の具体例としては、TiO2、SnO2、Fe23、WO3、ZnO、Nb25、CdS、ZnS、PbS、Bi23、CdSe、CdTe、GaP、InP、GaAs、CuInS2、CuInSe2、Ti34等が挙げられるが、好ましく用いられるのは、TiO2、ZnO、SnO2、Fe23、WO3、Nb25、CdS、PbS等の金属酸化物もしくは金属硫化物半導体であり、更に好ましく用いられるのは、TiO2またはNb25であるが、中でも、好ましく用いられるのはTiO2である。 Specific examples of the semiconductor according to the semiconductor for photoelectric conversion material of the present invention include TiO 2 , SnO 2 , Fe 2 O 3 , WO 3 , ZnO, Nb 2 O 5 , CdS, ZnS, PbS, Bi 2 S 3 , CdSe. , CdTe, GaP, InP, GaAs, CuInS 2 , CuInSe 2 , Ti 3 N 4, etc., but TiO 2 , ZnO, SnO 2 , Fe 2 O 3 , WO 3 , Nb 2 O are preferably used. 5 , metal oxides or metal sulfide semiconductors such as CdS, PbS, etc., and TiO 2 or Nb 2 O 5 is more preferably used, and among these, TiO 2 is preferably used.

本発明の光電変換材料用半導体に用いる半導体は、上述した複数の半導体を併用して用いてもよい。例えば、上述した金属酸化物もしくは金属硫化物の数種類を併用することもできるし、また、酸化チタン半導体に20質量%の窒化チタン(Ti34)を混合して使用してもよい。また、J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,15(1999)記載の酸化亜鉛/酸化錫複合としてもよい。このとき、半導体として金属酸化物もしくは金属硫化物以外に成分を加える場合、追加成分の金属酸化物もしくは金属硫化物半導体に対する質量比は30%以下であることが好ましい。 The semiconductor used for the photoelectric conversion material semiconductor of the present invention may be a combination of the above-described plurality of semiconductors. For example, several types of metal oxides or metal sulfides described above can be used in combination, or 20% by mass of titanium nitride (Ti 3 N 4 ) may be mixed and used in the titanium oxide semiconductor. In addition, J.H. Chem. Soc. , Chem. Commun. 15 (1999). At this time, when a component is added as a semiconductor in addition to the metal oxide or metal sulfide, the mass ratio of the additional component to the metal oxide or metal sulfide semiconductor is preferably 30% or less.

上記の半導体を前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子として有する金属錯体(色素)により増感処理することにより、本発明に記載の目的のひとつである、高い光電変換効率と優れた安定性とを示す、本発明の光電変換材料用半導体を得ることが出来る。   By subjecting the semiconductor to sensitization treatment with a metal complex (dye) having any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (8) as a ligand, the object described in the present invention is achieved. One of the semiconductors for photoelectric conversion materials of the present invention showing high photoelectric conversion efficiency and excellent stability can be obtained.

以下、前記一般式一般式(1)〜(8)で各々表される化合物について説明する。   Hereinafter, the compounds represented by the general formulas (1) to (8) will be described.

《一般式(1)及び(2)で表される化合物》
本発明に係る前記一般式(1)及び(2)で表される化合物について説明する。
<< Compounds Represented by General Formulas (1) and (2) >>
The compounds represented by the general formulas (1) and (2) according to the present invention will be described.

一般式(1)及び(2)においてR1〜R3は水素原子又は置換基を表し、R4はアルキル基、アリール基、複素環基又はアミノ基を表し、Z1は5又は6員の芳香族複素環を形成するために必要な非金属原子団を表し、Arは該一般式(1)又は(2)で表される化合物が可視領域から近赤外領域に吸収を有するために必要な芳香族炭素環基又は芳香族複素環基を表し、Mは水素原子又は塩形成性陽イオンを表し、nは0又は1を表す。 In the general formulas (1) and (2), R 1 to R 3 represent a hydrogen atom or a substituent, R 4 represents an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group or an amino group, and Z 1 is a 5- or 6-membered member. Represents a nonmetallic atomic group necessary for forming an aromatic heterocyclic ring, and Ar is necessary for the compound represented by the general formula (1) or (2) to absorb from the visible region to the near infrared region. An aromatic carbocyclic group or an aromatic heterocyclic group, M represents a hydrogen atom or a salt-forming cation, and n represents 0 or 1.

前記一般式(1)及び(2)において、R1〜R3で表される置換基としては置換可能であれば特に制限はないが、例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、ビシクロアルキル基(例えば、ビシクロ[1,2,2]ヘプタン−2−イル基、ビシクロ[2,2,2]オクタン−3−イル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基、プロピレニル基、オクテニル基等)、シクロアルケニル基(例えば、例えば、2−シクロペンテン−1−イル基、2−シクロヘキセン−1−イル基等)、ビシクロアルケニル基(例えば、ビシクロ[2,2,1]ヘプト−2−エン−1−イル基、ビシクロ[2,2,2]オクト−2−エン−4−イル基等)、アルキニル基(例えば、プロパルギル基、エチニル基、トリメチルシリルエチニル基等)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基、p−トリル基、m−クロロフェニル基、o−ヘキサデカノイルアミノフェニル基等)、複素環基(例えば、ピリジル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、イミダゾリル基、フリル基、ピロリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、セレナゾリル基、スルホラニル基、ピペリジニル基、ピラゾリル基、テトラゾリル基等)、複素環オキシ基(例えば、1−フェニルテトラゾール−5−オキシ基、2−テトラヒドロピラニルオキシ基、ピリジルオキシ基、チアゾリルオキシ基、オキサゾリルオキシ基、イミダゾリルオキシ基等)、ハロゲン原子(例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、フッ素原子等)、アルコキシル基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシル基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基、2−メチルフェノキシ基、4−tert−ブチルフェノキシ基、3−ニトロフェノキシ基、2−テトラデカノイルアミノフェノキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、複素環チオ基(例えば、ピリジルチオ基、チアゾリルチオ基、オキサゾリルチオ基、イミダゾリルチオ基、フリルチオ基、ピロリルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基、ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、ホルミルオキシ基、アセチルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ステアロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、p−メトキシフェニルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アシルアミノ基(例えば、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、ホルミルアミノ基、ピバロイルアミノ基、ラウロイルアミノ基、3,4,5−トリ−n−オクチルオキシフェニルカルボニルアミノ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、アルキルスルフィニル基またはアリールスルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2−ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基またはアリールスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、N−メチルアニリノ基、ジフェニルアミノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基等)、シリルオキシ基(例えば、トリメチルシリルオキシ基、tert−ブチルジメチルシリルオキシ基等)、アミノカルボニルオキシ基(例えば、N,N−ジメチルカルバモイルオキシ基、N,N−ジエチルカルバモイルオキシ基、モルホリノカルボニルオキシ基、N,N−ジ−n−オクチルアミノカルボニルオキシ基、N−n−オクチルカルバモイルオキシ基等)、アルコキシカルボニルオキシ基(例えば、メトキシカルボニルオキシ基、エトキシカルボニルオキシ基、tert−ブトキシカルボニルオキシ基、n−オクチルカルボニルオキシ基等)、アリールオキシカルボニルオキシ基(例えば、フェノキシカルボニルオキシ基、p−メトキシフェノキシカルボニルオキシ基、p−n−ヘキサデシルオキシフェノキシカルボニルオキシ基等)、アルコキシカルボニルアミノ基(例えば、メトキシカルボニルアミノ基、エトキシカルボニルアミノ基、tert−ブトキシカルボニルアミノ基、n−オクタデシルオキシカルボニルアミノ基、N−メチル−メトキシカルボニルアミノ基等)、アリールオキシカルボニルアミノ基(例えば、フェノキシカルボニルアミノ基、p−クロロフェノキシカルボニルアミノ基、m−n−オクチルオキシフェノキシカルボニルアミノ基等)、スルファモイルアミノ基(例えば、スルファモイルアミノ基、N,N−ジメチルアミノスルホニルアミノ基、N−n−オクチルアミノスルホニルアミノ基等)、メルカプト基、アリールアゾ基(例えば、フェニルアゾ基、ナフチルアゾ基、p−クロロフェニルアゾ基、5−エチルチオ−1,3,4−チアジアゾール−2−イルアゾ基等)、複素環アゾ基(例えば、ピリジルアゾ基、チアゾリルアゾ基、オキサゾリルアゾ基、イミダゾリルアゾ基、フリルアゾ基、ピロリルアゾ基)、イミノ基(例えば、N−スクシンイミド−1−イル基、N−フタルイミド−1−イル基等)、ホスフィノ基(例えば、ジメチルホスフィノ基、ジフェニルホスフィノ基、メチルフェノキシホスフィノ基等)、ホスフィニル基(例えば、ホスフィニル基、ジオクチルオキシホスフィニル基、ジエトキシホスフィニル基等)、ホスフィニルオキシ基(例えば、ジフェノキシホスフィニルオキシ基、ジオクチルオキシホスフィニルオキシ基等)、ホスフィニルアミノ基(例えば、ジメトキシホスフィニルアミノ基、ジメチルアミノホスフィニルアミノ基等)、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基、フェニルジメチルシリル基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、スルホ基、カルボキシル基等が挙げられるが、R1〜R3として好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基であり、R1とR2又R3との間又はR2とR3との間で5又は6員の環を形成してもよく、さらに別の環構造と縮合していてもよい。 In the general formulas (1) and (2), the substituent represented by R 1 to R 3 is not particularly limited as long as it can be substituted. For example, an alkyl group (for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group) Group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, etc.), cycloalkyl group (for example, cyclopentyl group, cyclohexyl group etc.), bicycloalkyl group (For example, bicyclo [1,2,2] heptan-2-yl group, bicyclo [2,2,2] octane-3-yl group, etc.), alkenyl group (for example, vinyl group, allyl group, propylenyl group, octenyl) Group), cycloalkenyl group (for example, 2-cyclopenten-1-yl group, 2-cyclohexen-1-yl group, etc.), Chloalkenyl groups (for example, bicyclo [2,2,1] hept-2-en-1-yl group, bicyclo [2,2,2] oct-2-en-4-yl group), alkynyl groups (for example, , Propargyl group, ethynyl group, trimethylsilylethynyl group, etc.), aryl group (eg, phenyl group, naphthyl group, p-tolyl group, m-chlorophenyl group, o-hexadecanoylaminophenyl group, etc.), heterocyclic group (eg, , Pyridyl group, thiazolyl group, oxazolyl group, imidazolyl group, furyl group, pyrrolyl group, pyrazinyl group, pyrimidinyl group, pyridazinyl group, selenazolyl group, sulfolanyl group, piperidinyl group, pyrazolyl group, tetrazolyl group, etc.), heterocyclic oxy group ( For example, 1-phenyltetrazol-5-oxy group, 2-tetrahydropyranyloxy group, pyri Diloxy group, thiazolyloxy group, oxazolyloxy group, imidazolyloxy group, etc.), halogen atom (eg, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, fluorine atom), alkoxyl group (eg, methoxy group, ethoxy group, propyloxy) Group, tert-butoxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, octyloxy group, dodecyloxy group, etc.), cycloalkoxyl group (for example, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group, etc.), aryloxy group (for example, phenoxy group, Naphthyloxy group, 2-methylphenoxy group, 4-tert-butylphenoxy group, 3-nitrophenoxy group, 2-tetradecanoylaminophenoxy group, etc., alkylthio group (for example, methylthio group, ethylthio group, propylthio group, pentylthio group) Group, Xylthio group, octylthio group, dodecylthio group, etc.), cycloalkylthio group (eg, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group, etc.), arylthio group (eg, phenylthio group, naphthylthio group, etc.), heterocyclic thio group (eg, pyridylthio group, Thiazolylthio group, oxazolylthio group, imidazolylthio group, furylthio group, pyrrolylthio group, etc.), alkoxycarbonyl group (for example, methyloxycarbonyl group, ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, octyloxycarbonyl group, dodecyloxycarbonyl group, etc.) , Aryloxycarbonyl groups (for example, phenyloxycarbonyl group, naphthyloxycarbonyl group, etc.), sulfamoyl groups (for example, aminosulfonyl group, methylaminosulfonyl group, dimethyl) Minosulfonyl group, butylaminosulfonyl group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylaminosulfonyl group, octylaminosulfonyl group, dodecylaminosulfonyl group, phenylaminosulfonyl group, naphthylaminosulfonyl group, 2-pyridylaminosulfonyl group, etc.), ureido group ( For example, methylureido group, ethylureido group, pentylureido group, cyclohexylureido group, octylureido group, dodecylureido group, phenylureido group, naphthylureido group, 2-pyridylaminoureido group, etc.), acyl group (for example, acetyl group, Ethylcarbonyl group, propylcarbonyl group, pentylcarbonyl group, cyclohexylcarbonyl group, octylcarbonyl group, 2-ethylhexylcarbonyl group, dodecylcarbonyl group Phenylcarbonyl group, naphthylcarbonyl group, pyridylcarbonyl group, etc.), acyloxy group (eg, formyloxy group, acetyloxy group, pivaloyloxy group, stearoyloxy group, benzoyloxy group, p-methoxyphenylcarbonyloxy group, ethylcarbonyloxy) Group, butylcarbonyloxy group, octylcarbonyloxy group, dodecylcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group, etc.), acylamino group (for example, acetylamino group, benzoylamino group, formylamino group, pivaloylamino group, lauroylamino group, 3, 4,5-tri-n-octyloxyphenylcarbonylamino group, etc.), amide groups (for example, methylcarbonylamino group, ethylcarbonylamino group, dimethylcarbonylamino group, propylene Carbonylamino group, pentylcarbonylamino group, cyclohexylcarbonylamino group, 2-ethylhexylcarbonylamino group, octylcarbonylamino group, dodecylcarbonylamino group, phenylcarbonylamino group, naphthylcarbonylamino group, etc.), carbamoyl group (for example, aminocarbonyl) Group, methylaminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, propylaminocarbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, octylaminocarbonyl group, 2-ethylhexylaminocarbonyl group, dodecylaminocarbonyl group, phenylaminocarbonyl group, naphthyl Aminocarbonyl group, 2-pyridylaminocarbonyl group, etc.), alkylsulfinyl group or arylsulfinyl group (example) Methylsulfinyl group, ethylsulfinyl group, butylsulfinyl group, cyclohexylsulfinyl group, 2-ethylhexylsulfinyl group, dodecylsulfinyl group, phenylsulfinyl group, naphthylsulfinyl group, 2-pyridylsulfinyl group, etc.), alkylsulfonyl group or arylsulfonyl Group (for example, methylsulfonyl group, ethylsulfonyl group, butylsulfonyl group, cyclohexylsulfonyl group, 2-ethylhexylsulfonyl group, dodecylsulfonyl group, phenylsulfonyl group, naphthylsulfonyl group, 2-pyridylsulfonyl group, etc.), amino group (for example, Amino group, methylamino group, ethylamino group, dimethylamino group, butylamino group, cyclopentylamino group, 2-ethylhexylamino group, dodecylamine Mino group, anilino group, N-methylanilino group, diphenylamino group, naphthylamino group, 2-pyridylamino group, etc.), silyloxy group (for example, trimethylsilyloxy group, tert-butyldimethylsilyloxy group, etc.), aminocarbonyloxy group ( For example, N, N-dimethylcarbamoyloxy group, N, N-diethylcarbamoyloxy group, morpholinocarbonyloxy group, N, N-di-n-octylaminocarbonyloxy group, Nn-octylcarbamoyloxy group, etc.) An alkoxycarbonyloxy group (eg, methoxycarbonyloxy group, ethoxycarbonyloxy group, tert-butoxycarbonyloxy group, n-octylcarbonyloxy group, etc.), aryloxycarbonyloxy group (eg, phenoxycarbonyloxy group) Group, p-methoxyphenoxycarbonyloxy group, pn-hexadecyloxyphenoxycarbonyloxy group, etc.), alkoxycarbonylamino group (for example, methoxycarbonylamino group, ethoxycarbonylamino group, tert-butoxycarbonylamino group, n- Octadecyloxycarbonylamino group, N-methyl-methoxycarbonylamino group, etc.), aryloxycarbonylamino group (for example, phenoxycarbonylamino group, p-chlorophenoxycarbonylamino group, mn-octyloxyphenoxycarbonylamino group, etc.) Sulfamoylamino group (for example, sulfamoylamino group, N, N-dimethylaminosulfonylamino group, Nn-octylaminosulfonylamino group, etc.), mercapto group, arylazo group For example, phenylazo group, naphthylazo group, p-chlorophenylazo group, 5-ethylthio-1,3,4-thiadiazol-2-ylazo group, etc., heterocyclic azo group (for example, pyridylazo group, thiazolylazo group, oxazolylazo group, imidazolyl) Azo group, furylazo group, pyrrolylazo group), imino group (for example, N-succinimido-1-yl group, N-phthalimido-1-yl group, etc.), phosphino group (for example, dimethylphosphino group, diphenylphosphino group, Methylphenoxyphosphino group), phosphinyl group (for example, phosphinyl group, dioctyloxyphosphinyl group, diethoxyphosphinyl group, etc.), phosphinyloxy group (for example, diphenoxyphosphinyloxy group, dioctyloxy) Phosphinyloxy group, etc.) Mino group (for example, dimethoxyphosphinylamino group, dimethylaminophosphinylamino group, etc.), silyl group (for example, trimethylsilyl group, tert-butyldimethylsilyl group, phenyldimethylsilyl group, etc.), cyano group, nitro group, A hydroxyl group, a sulfo group, a carboxyl group and the like can be mentioned. R1 to R3 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a halogen atom, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, and R 1 and R 2 or it may form a ring of 5 or 6 membered or between R 2 and R 3 with R 3, may be condensed with another ring structure.

前記一般式(1)及び(2)において、R4で表される基は、前記R1〜R3で表される置換基として挙げられたアルキル基、アリール基、複素環基と同様の基を、又アミノ基を
表すが、好ましくはアルキル基又はアミノ基である。
In the general formulas (1) and (2), the group represented by R 4 is the same group as the alkyl group, aryl group, and heterocyclic group mentioned as the substituent represented by R 1 to R 3. Represents an amino group, preferably an alkyl group or an amino group.

前記一般式(1)及び(2)において、Zにより形成される5又は6員の芳香族複素環基としてはピリジル基、ピラジル基、ピリミジル基、ピリダジル基、トリアジル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、ピロリル基、セレナゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基等が挙げられるが、好ましくはピリジル基、ピラジル基、トリアジル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ピラゾリル基が挙げられる。 In the general formula (1) and (2), 5 or 6 membered aromatic heterocyclic ring as the group pyridyl group formed by Z 1, Piraji two group, pyrimidine two group, Piridaji two group, triazine two group, an oxazolyl group, a thiazolyl group, a pyrazolyl group, an imidazolyl group, a pyrrolyl group, selenazolyl group, a triazolyl group, a tetrazolyl group, and the like, preferably pyridyl, Piraji two group, triazine two group, oxazolyl group, Examples include a thiazolyl group and a pyrazolyl group.

前記一般式(1)及び(2)において、Arで表される芳香族炭素環基としては、フェニル基、ナフチル基が、又芳香族複素環基としては、上記以外にも例えばチエニル基、フリル基、ピロリル基、チアゾリル基等が挙げられ、好ましくはフェニル基、ピリジル基、チエニル基、フリル基、チアゾリル基等が挙げられる。更に該Arは置換基を有していても良く、置換基としてはR〜Rで挙げた各基が挙げられるが、好ましくは、アルキル基、アルコキシ基、置換アミノ基等の電子供与性基であり、該置換基とArとで5〜6員の環を形成しても良い(例えばArがフェニル基で置換基がジアルキルアミノ基の場合、ジュロリジン環を形成する事が挙げられる)。 In the general formula (1) and (2), the aromatic carbocyclic group represented by Ar, a phenyl group, a naphthyl group, and the aromatic heterocyclic group, also for example Chie sulfonyl group in addition to the above, furyl group, a pyrrolyl group, a thiazolyl group and the like, preferably a phenyl group, a pyridyl group, Chie group, a furyl group, a thiazolyl group, and the like. Further, Ar may have a substituent, and examples of the substituent include the groups described for R 1 to R 3 , preferably an electron donating property such as an alkyl group, an alkoxy group, and a substituted amino group. A 5- to 6-membered ring may be formed by the substituent and Ar (for example, when Ar is a phenyl group and the substituent is a dialkylamino group, a julolidine ring may be formed).

前記一般式(1)及び(2)で表される化合物において、Mは水素原子又は塩形成性陽イオンを表し、Mで表される塩形成性陽イオンとしてはナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム等の金属イオンが挙げられ、一般式(1)及び(2)で表される化合物は、これらのイオンと塩を形成していてもよい。また、Mで表される塩形成性陽イオンがピリジン、ピペリジン、トリエチルアミン、アニリン、ジアザビシクロウンデセン等の有機塩基がプロトン化されたカチオンであり、これらのカチオンと塩を形成していてもよい。Mとして好ましくは水素原子又はナトリウムイオン、カリウムイオン、トリエチルアンモニウムイオン等であり、更に好ましくは水素原子又はナトリウムイオンである。
前記一般式(1)及び(2)において、nは0又は1を表すが好ましくは0である。
In the compounds represented by the general formulas (1) and (2), M represents a hydrogen atom or a salt-forming cation. Examples of the salt-forming cation represented by M include sodium, potassium, magnesium, calcium and the like. The compounds represented by the general formulas (1) and (2) may form a salt with these ions. In addition, the salt-forming cation represented by M is a cation obtained by protonating an organic base such as pyridine, piperidine, triethylamine, aniline, diazabicycloundecene, and forms a salt with these cations. Good. M is preferably a hydrogen atom or a sodium ion, a potassium ion, a triethylammonium ion or the like, and more preferably a hydrogen atom or a sodium ion.
In the general formulas (1) and (2), n represents 0 or 1, but is preferably 0.

《一般式(3)及び(4)で表される化合物》
次に一般式(3)及び(4)について説明する。
<< Compounds Represented by General Formulas (3) and (4) >>
Next, general formulas (3) and (4) will be described.

一般式(3)及び(4)で表される化合物においてR1〜R3は水素原子又は置換基を表し、R4はアルキル基、アリール基、複素環基又はアミノ基を表し、Z2は5又は6員の芳香族複素環を形成するために必要な非金属原子団を表し、Arは該一般式(3)又は(4)で表される化合物が可視領域から近赤外領域に吸収を有するために必要な芳香族炭素環基又は芳香族複素環基を表し、Mは水素原子又は塩形成性陽イオンを表し、nは0又は1を表す。 In the compounds represented by the general formulas (3) and (4), R 1 to R 3 represent a hydrogen atom or a substituent, R 4 represents an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, or an amino group, and Z 2 represents Represents a nonmetallic atomic group necessary for forming a 5- or 6-membered aromatic heterocyclic ring, and Ar absorbs the compound represented by the general formula (3) or (4) from the visible region to the near infrared region. Represents an aromatic carbocyclic group or aromatic heterocyclic group necessary for having M, M represents a hydrogen atom or a salt-forming cation, and n represents 0 or 1.

ここで言うR1〜R4、Ar、n及びMは一般式(1)及び(2)と同義であり、好ましい範囲についても同様である。また、Z2で表される非金属原子団が形成する5又は6員の芳香族複素環は、一般式(1)及び(2)のZ1により形成される芳香族複素環と同義であり、好ましい範囲についても同様である。 R < 1 > -R < 4 >, Ar, n, and M said here are synonymous with General formula (1) and (2), and are the same also about a preferable range. Moreover, the 5- or 6-membered aromatic heterocycle formed by the nonmetallic atomic group represented by Z 2 has the same meaning as the aromatic heterocycle formed by Z 1 in the general formulas (1) and (2). The same applies to the preferred range.

《一般式(5)〜(8)で表される化合物》
次に、一般式(5)〜(8)について説明する。
<< Compounds Represented by General Formulas (5) to (8) >>
Next, general formulas (5) to (8) will be described.

一般式(5)〜(8)においてR4はアルキル基、アリール基、複素環基又はアミノ基を表し、Z1及びZ2は5又は6員の芳香族複素環を形成するために必要な非金属原子団を表し、Arは該一般式(5)〜(8)で表される化合物が可視領域から近赤外領域に吸収を有するために必要な芳香族炭素環基又は芳香族複素環基を表し、Mは水素原子又は塩形成性陽イオンを表す。 In the general formulas (5) to (8), R 4 represents an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group or an amino group, and Z 1 and Z 2 are necessary for forming a 5- or 6-membered aromatic heterocyclic ring. Represents a nonmetallic atomic group, and Ar represents an aromatic carbocyclic group or aromatic heterocyclic ring necessary for the compound represented by the general formulas (5) to (8) to absorb from the visible region to the near infrared region. Represents a group, and M represents a hydrogen atom or a salt-forming cation.

ここで言うR4、Ar、Z1、Z2及びMは一般式(1)〜(4)の場合と同義であり、好ましい範囲についても同様である。 R 4 , Ar, Z 1 , Z 2 and M mentioned here have the same meaning as in the general formulas (1) to (4), and the same applies to the preferred ranges.

本発明の金属錯体色素は一般式(1)〜(8)で表される化合物を少なくとも1つ配位子とすることができるが、その他にも配位子となる化合物、基或いはイオンの例としては特開2000−251957、特開2000−311723、特開2000−323191、特開2001−6760、特開2001−59062、特開2001−60467等に記載されているようなものが挙げられる。具体的にはハロゲンイオン、水酸イオン、アンモニア、ピリジン、アミン(たとえばメチルアミン、ジエチルアミン、トリブチルアミン等)、シアン化物イオン、シアン酸イオン、チオラートイオン、チオシアン酸イオン、およびビピリジン類、アミノポリカルボン酸類、8−ヒドロキシキノリン等の各種のキレート配位子が挙げられ、キレート配位子については上野景平著「キレート化学」等に例示されている。   In the metal complex dye of the present invention, at least one compound represented by the general formulas (1) to (8) can be used as a ligand. Examples thereof include those described in JP-A-2000-251957, JP-A-2000-311723, JP-A-2000-323191, JP-A-2001-6760, JP-A-2001-59062, JP-A-2001-60467, and the like. Specifically, halogen ion, hydroxide ion, ammonia, pyridine, amine (such as methylamine, diethylamine, tributylamine, etc.), cyanide ion, cyanate ion, thiolate ion, thiocyanate ion, and bipyridines, aminopolycarboxylic acid Various chelate ligands such as acids, 8-hydroxyquinoline and the like can be mentioned, and the chelate ligands are exemplified in “Chelical Chemistry” by Keihei Ueno.

2座配位子としてはアシルオキシ基、オキザリレン基、アシルチオ基、チオアシルオキシ基、チオアシルチオ基、アシルアミノオキシ基、チオカルバメート基、ジチオカルバメート基、チオカルボネート基、ジチオカルボネート基、トリチオカルボネート基、アルキルチオ基又はアリールチオ基で配位する配位子、或いはジアルキルケトン又はカルボンアミドからなる配位子が好ましい。   As bidentate ligands, acyloxy group, oxalylene group, acylthio group, thioacyloxy group, thioacylthio group, acylaminooxy group, thiocarbamate group, dithiocarbamate group, thiocarbonate group, dithiocarbonate group, trithiocarbonate A ligand coordinated by a group, an alkylthio group or an arylthio group, or a ligand comprising a dialkyl ketone or a carbonamide is preferred.

1座配位子としてはアシル基、カルボニル基、チオシアネート基、イソシアネート基、シアネート基、イソシアネート基、ハロゲンイオン、シアノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシ基又はアリールオキシ基で配位する配位子、或いはジアルキルケトン又はカルボンアミドからなる配位子が好ましい。   As a monodentate ligand, a ligand coordinated by an acyl group, a carbonyl group, a thiocyanate group, an isocyanate group, a cyanate group, an isocyanate group, a halogen ion, a cyano group, an alkylthio group, an arylthio group, an alkoxy group or an aryloxy group Or a ligand composed of dialkyl ketone or carbonamide is preferred.

以下に具体例を示すが、本発明はこれらに限定されることはない。尚、ここに示す構造式は幾つも取り得る共鳴構造の中の1つの極限構造に過ぎず、共有結合(実線−で示す)と配位結合(点線・・・で示す)の区別も形式的なもので、絶対的な区別を表すものではない。   Specific examples are shown below, but the present invention is not limited thereto. It should be noted that the structural formula shown here is only one limit structure among a number of possible resonance structures, and the distinction between a covalent bond (shown by a solid line-) and a coordination bond (shown by a dotted line ...) is also formal. It does not represent an absolute distinction.

Figure 0004821015
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また、その他にも以下に示す配位子も好ましい。   In addition, the following ligands are also preferable.

Figure 0004821015
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金属原子としては周期表上の第4周期ScからZnまでの原子、第5周期YからCdまでの原子、および第6周期LaからHgまでの原子が好ましく、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ru、Osが更に好ましく、Ruが最も好ましい。   The metal atom is preferably an atom from the fourth period Sc to Zn on the periodic table, an atom from the fifth period Y to Cd, and an atom from the sixth period La to Hg. Mn, Fe, Co, Ni, Cu Zn, Ru, and Os are more preferable, and Ru is most preferable.

以下に、本発明に係る前記一般式(1)〜(8)で表される化合物及び金属錯体色素の具体例を示すが、本発明は、これらに限定されない。   Specific examples of the compounds represented by the general formulas (1) to (8) and the metal complex dye according to the present invention are shown below, but the present invention is not limited to these.

まず、前記一般式(1)〜(8)で表される化合物の具体例を示す。   First, specific examples of the compounds represented by the general formulas (1) to (8) are shown.

Figure 0004821015
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次に、前記一般式(1)〜(8)で表される化合物を配位子とする金属錯体色素の具体例を示す。   Next, specific examples of metal complex dyes having the compounds represented by the general formulas (1) to (8) as ligands are shown.

Figure 0004821015
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本発明に係る前記一般式(1)〜(8)で表される化合物は、例えば、特開平10−193807号、特開平11−78258号、特開2001−92091号等、The Cyanine Dyes and Related Compounds,F.Hamer,Interscience Publishers,1964(ザシアニンダイズ アンド リレイテド コンパウンズ、エフ.ハーマー、インターサイエンス パブリシャーズ、1964)、特開平10−60296号公報、特開2000−191934号公報等に記載された従来公知の方法を参考にして合成することができる。   The compounds represented by the general formulas (1) to (8) according to the present invention include, for example, JP-A-10-193807, JP-A-11-78258, JP-A-2001-92091, and the like, The Cyanine Dyes and Related. Compounds, F.M. Hamer, Interscience Publishers, 1964 (Zacyanin Soybean and Relaided Compounds, F. Harmer, Interscience Publishers, 1964), JP-A-10-60296, JP-A-2000-191934, etc. Can be synthesized with reference to

以下に具体的に合成法の一例を示すが、その他の化合物も同様にして合成することが可能であり、合成法としては、これらに限定されない。   Although an example of a synthetic method is specifically shown below, other compounds can be synthesized in the same manner, and the synthetic method is not limited thereto.

合成例1
(例示化合物No.1の合成)
(1)I−1の合成ルート
Synthesis example 1
(Synthesis of Exemplified Compound No. 1)
(1) I-1 synthesis route

Figure 0004821015
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(2)中間体4の合成
中間体2を21.0g、エタノール200mlに加え、そこに中間体1を10.9g、次いで酢酸12.0gを撹拌しながら加える。発熱するため、10分間そのまま撹拌した後、2時間加熱還流反応させる。反応終了後にエタノールを留去し酢酸エチルを加え塩を濾過する。更に酢酸エチルを留去後、エタノールを加え撹拌冷却すると結晶が析出するのでそれをろ取し、アセトニトリルで掛け洗いを行う(中間体3)。
(2) Synthesis of Intermediate 4 Intermediate 2 is added to 21.0 g and ethanol 200 ml, to which 10.9 g of Intermediate 1 and then 12.0 g of acetic acid are added with stirring. In order to generate heat, the mixture is stirred for 10 minutes and then heated to reflux for 2 hours. After completion of the reaction, ethanol is distilled off, ethyl acetate is added and the salt is filtered. Further, after distilling off ethyl acetate, ethanol is added and the mixture is cooled with stirring. Crystals are precipitated. The crystals are collected by filtration and washed with acetonitrile (intermediate 3).

得られた結晶にエタノール250mlを加え、水酸化ナトリウム10gを水50mlに溶解した水溶液を加え、2時間加熱還流する。塩酸により酸性(pH略1程度)とし、撹拌冷却すると結晶が析出するのでそれをろ取し、エタノール−水混合溶液で掛け洗いを行う。黄白色結晶である中間体4を14.8g得た。MASS、H−NMR、IRスペクトルによって同定し、目的物(中間体4)であることを確認した。   To the obtained crystals, 250 ml of ethanol is added, an aqueous solution in which 10 g of sodium hydroxide is dissolved in 50 ml of water is added, and the mixture is heated to reflux for 2 hours. Acidify with hydrochloric acid (pH of about 1) and crystallize when stirred and cooled. Filter and wash with ethanol-water mixed solution. 14.8g of intermediate 4 which is a yellowish white crystal | crystallization was obtained. The product was identified by MASS, H-NMR, and IR spectrum, and confirmed to be the target product (Intermediate 4).

(3)例示化合物I−1の合成
中間体4を2.05gにトルエン60ml、モルホリン0.90g及び中間体5を2.02g加え2時間加熱還流反応させる。反応終了後冷却し、結晶をろ過した後、トルエン、酢酸エチルの順にで結晶を洗浄し、3.24gの例示化合物I−1を得た。MASS、H−NMR、IRスペクトルによって同定し、目的物であることを確認した。
(3) Synthesis of Exemplary Compound I-1 60 ml of toluene, 0.90 g of morpholine and 2.02 g of intermediate 5 are added to 2.05 g of intermediate 4 and heated to reflux for 2 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled and the crystals were filtered. The crystals were washed with toluene and ethyl acetate in this order to obtain 3.24 g of Exemplified Compound I-1. It was identified by MASS, H-NMR, and IR spectrum, and confirmed to be the target product.

(4)例示化合物No.1の合成
例示化合物I−1を0.76g、塩化ルテニウム0.28g、DMF5mlを加え十分窒素置換を行った後、窒素雰囲気下、160℃で6時間加熱還流反応させる。反応終了後冷却し、メタノール40mlに滴下して冷却撹拌して析出する結晶をろ過した(0.70g)。次にKNCS、2.2gを窒素置換した純水4mlに溶解し、窒素置換したDMF20ml、ろ取した結晶を加え、再度窒素置換した後に160℃、窒素雰囲気下で4時間反応させる。放冷後、窒素置換した水に反応液を滴下して冷却撹拌して析出する結晶をろ過した。純水、酢酸エチルの順に結晶を洗浄し、例示化合物No.1を0.52g得た。MASSスペクトルによって同定し、目的物であることを確認した。
(4) Exemplified Compound No. Synthesis of 1 0.76 g of Exemplified Compound I-1, 0.28 g of ruthenium chloride and 5 ml of DMF were added and sufficiently purged with nitrogen, followed by heating to reflux at 160 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere. After the completion of the reaction, the reaction mixture was cooled, dropped into 40 ml of methanol, stirred under cooling, and the precipitated crystals were filtered (0.70 g). Next, KNCS, 2.2 g, is dissolved in 4 ml of pure water purged with nitrogen, 20 ml of DMF substituted with nitrogen, and crystals collected by filtration are added. After nitrogen substitution again, the mixture is reacted at 160 ° C. in a nitrogen atmosphere for 4 hours. After allowing to cool, the reaction solution was added dropwise to nitrogen-substituted water, cooled and stirred, and the precipitated crystals were filtered. The crystals were washed in the order of pure water and ethyl acetate. 0.52 g of 1 was obtained. It identified by the MASS spectrum and confirmed that it was the target object.

合成例2
(例示化合物No.26の合成)
(1)合成ルート
Synthesis example 2
(Synthesis of Exemplified Compound No. 26)
(1) Synthesis route

Figure 0004821015
Figure 0004821015

(2)例示化合物III−1の合成
中間体6の2.29gにトルエン60ml、モルホリン0.90g及び中間体5を2.02g加え2時間加熱還流反応させる。反応終了後冷却し、結晶をろ過した後、トルエン、酢酸エチルの順にで結晶を洗浄し、例示化合物III−1を3.56gを得た。MASS、H−NMR、IRスペクトルによって同定し、目的物であることを確認した。
(2) Synthesis of Exemplified Compound III-1 To 2.29 g of Intermediate 6 is added 60 ml of toluene, 0.90 g of morpholine and 2.02 g of Intermediate 5 and heated to reflux for 2 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled and the crystals were filtered. The crystals were washed with toluene and ethyl acetate in this order to obtain 3.56 g of Exemplified Compound III-1. It was identified by MASS, H-NMR, and IR spectrum, and confirmed to be the target product.

(3)例示化合物No.26の合成
例示化合物III−1を0.80g、塩化ルテニウム0.28g、DMF5mlを加え十分窒素置換を行った後窒素雰囲気下、160℃で6時間加熱還流反応させる。反応終了後冷却し、メタノール40mlに滴下して冷却撹拌して析出する結晶をろ過した(0.74g)。次にKNCS、2.2gを窒素置換した純水4mlに溶解し、窒素置換したDMF20ml、ろ取した結晶を加え、再度窒素置換した後に160℃、窒素雰囲気下で4時間反応させる。放冷後、窒素置換した水に反応液を滴下して冷却撹拌して析出する結晶をろ過した。純水、酢酸エチルの順に結晶を洗浄し、例示化合物No.26を0.56g得た。MASSスペクトルによって同定し、目的物であることを確認した。
(3) Exemplified Compound No. Synthesis of No. 26 0.80 g of Exemplified Compound III-1, 0.28 g of ruthenium chloride and 5 ml of DMF were added, and after sufficient nitrogen substitution, the mixture was heated to reflux at 160 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere. After the completion of the reaction, the reaction mixture was cooled, dropped into methanol (40 ml), cooled and stirred, and the precipitated crystals were filtered (0.74 g). Next, KNCS, 2.2 g, is dissolved in 4 ml of pure water purged with nitrogen, 20 ml of DMF substituted with nitrogen, and crystals collected by filtration are added. After nitrogen substitution again, the mixture is reacted at 160 ° C. in a nitrogen atmosphere for 4 hours. After allowing to cool, the reaction solution was added dropwise to nitrogen-substituted water, cooled and stirred, and the precipitated crystals were filtered. The crystals were washed in the order of pure water and ethyl acetate. 0.56 g of 26 was obtained. It identified by the MASS spectrum and confirmed that it was the target object.

合成例3
(例示化合物No.36の合成)
(1)合成ルート
Synthesis example 3
(Synthesis of Exemplified Compound No. 36)
(1) Synthesis route

Figure 0004821015
Figure 0004821015

(2)例示化合物IV−1の合成
中間体7を2.05gにトルエン60ml、モルホリン0.90g及び中間体5を2.02g加え2時間加熱還流反応させる。反応終了後冷却し、結晶をろ過した後、トルエン、酢酸エチルの順で結晶を洗浄し、例示化合物IV−1を3.24g得た。MASS、H−NMR、IRスペクトルによって同定し、目的物であることを確認した。
(2) Synthesis of Exemplified Compound IV-1 To 2.05 g of Intermediate 7 is added 60 ml of toluene, 0.90 g of morpholine and 2.02 g of Intermediate 5 and heated to reflux for 2 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled and the crystals were filtered. The crystals were washed with toluene and ethyl acetate in this order to obtain 3.24 g of Exemplified Compound IV-1. It was identified by MASS, H-NMR, and IR spectrum, and confirmed to be the target product.

(3)例示化合物No.36の合成
例示化合物IV−1を0.75g、塩化ルテニウムを0.28g、DMF5mlを加え十分窒素置換を行った後、窒素雰囲気下160℃で6時間加熱還流反応させる。反応終了後冷却し、メタノール40mlに滴下して冷却撹拌して析出する結晶をろ過した。純水、酢酸エチルの順に結晶を洗浄し、例示化合物No.36を0.60gを得た。MASSスペクトルによって同定し、目的物であることを確認した。
(3) Exemplified Compound No. Synthesis of 36 0.75 g of Exemplified Compound IV-1, 0.28 g of Ruthenium Chloride and 5 ml of DMF were added and sufficiently purged with nitrogen, followed by heating under reflux at 160 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled, dropped into methanol (40 ml), cooled and stirred, and the precipitated crystals were filtered. The crystals were washed in the order of pure water and ethyl acetate. 36 was obtained as 0.60 g. It identified by the MASS spectrum and confirmed that it was the target object.

合成例4
(例示化合物No.46の合成)
(1)合成ルート
Synthesis example 4
(Synthesis of Exemplified Compound No. 46)
(1) Synthesis route

Figure 0004821015
Figure 0004821015

(2)例示化合物V−1の合成
中間体4を4.10gにメタノール120mlとトリエチルアミン21.2mlを加え撹拌溶解させる。次に過硫酸アンモニウム13.0gを水20mlに溶解したものを加え、更に中間体7を4.73g、水20ml、メタノール20mlに溶解したものを20分かけて撹拌しながら滴下する。滴下終了後、1時間室温で撹拌した後、ろ過して析出する無機塩をろ過し、メタノールで洗浄する。ろ液を濃縮後、酢酸エチル200mlに溶解し1mol/l塩酸を加えpHを1とし、分液した後、中和、水洗し濃縮する。濃縮物をカラムクロマトグラフィーにて精製し、アセトニトリルから再結晶して例示化合物V−1を6.02g得た。MASS、H−NMR、IRスペクトルによって同定し、目的物であることを確認した。
(2) Synthesis of Exemplary Compound V-1 To 4.10 g of intermediate compound 4, 120 ml of methanol and 21.2 ml of triethylamine are added and dissolved by stirring. Next, a solution of 13.0 g of ammonium persulfate dissolved in 20 ml of water is added, and further, a solution of 4.73 g of intermediate 7 in 20 ml of water and 20 ml of methanol is added dropwise with stirring over 20 minutes. After the completion of the dropwise addition, the mixture is stirred for 1 hour at room temperature, and then the inorganic salt deposited by filtration is filtered and washed with methanol. The filtrate is concentrated, dissolved in 200 ml of ethyl acetate, adjusted to pH 1 by adding 1 mol / l hydrochloric acid, separated, neutralized, washed with water and concentrated. The concentrate was purified by column chromatography and recrystallized from acetonitrile to obtain 6.02 g of Exemplified Compound V-1. It was identified by MASS, H-NMR, and IR spectrum, and confirmed to be the target product.

(3)例示化合物No.46の合成
例示化合物V−11を0.76gに、塩化ルテニウム0.28g、DMF5mlを加え十分窒素置換を行った後、窒素雰囲気下、160℃で6時間加熱還流反応させる。反応終了後冷却し、メタノール:40mlに滴下して冷却撹拌して析出する結晶をろ過した(0.70g)。次にKNCSを2.2g窒素置換した純水4mlに溶解し、さらに窒素置換したDMF20ml、ろ取した結晶をこれに加え、再度窒素置換した後に160℃、窒素雰囲気下で4時間反応させる。放冷後、窒素置換した水に反応液を滴下して冷却撹拌して析出する結晶をろ過した。純水、酢酸エチルを順に用いて結晶を洗浄し、例示化合物No.46を0.51g得た。MASSスペクトルによって同定し、目的物であることを確認した。
(3) Exemplified Compound No. Synthesis of 46 To 0.76 g of Exemplified Compound V-11, 0.28 g of ruthenium chloride and 5 ml of DMF were added and sufficiently substituted with nitrogen, followed by heating under reflux at 160 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled, dropped into methanol: 40 ml, cooled and stirred, and the precipitated crystals were filtered (0.70 g). Next, KNCS is dissolved in 2.2 g of pure water substituted with 2.2 g of nitrogen, and 20 ml of DMF substituted with nitrogen and 20 ml of filtered crystals are added thereto. After purging with nitrogen again, the mixture is reacted at 160 ° C. in a nitrogen atmosphere for 4 hours. After allowing to cool, the reaction solution was added dropwise to nitrogen-substituted water, cooled and stirred, and the precipitated crystals were filtered. The crystals were washed with pure water and ethyl acetate in this order, and Exemplified Compound No. 0.51 g of 46 was obtained. It identified by the MASS spectrum and confirmed that it was the target object.

《光電変換材料用半導体の増感処理》
本発明の光電変換材料用半導体は、前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子に持つ金属錯体色素を、基体となる半導体が含むことにより半導体が増感し、本発明に記載の効果を奏することが可能となる。本発明において、該化合物を含むとは、半導体表面への吸着、半導体が多孔質などのポーラスな構造を有する場合には、半導体の多孔質構造に前記化合物が入りこむ等の種々の態様が挙げられる。
<< Sensitivity treatment of semiconductor for photoelectric conversion material >>
The semiconductor for a photoelectric conversion material according to the present invention includes a metal complex dye having any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (8) as a ligand in a semiconductor serving as a base. Becomes sensitized and the effects described in the present invention can be achieved. In the present invention, including the compound includes various modes such as adsorption to the semiconductor surface, and when the semiconductor has a porous structure such as a porous structure, the compound enters the porous structure of the semiconductor. .

また、半導体層(半導体でもよい)1m2あたりの前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子にもつ金属錯体色素、各々の化合物の総含有量は0.01ミリモル〜100ミリモルの範囲が好ましく、更に好ましくは、0.1ミリモル〜50ミリモルであり、特に好ましくは、0.5ミリモル〜20ミリモルである。 Further, a metal complex dye having any one compound represented by the above general formulas (1) to (8) per 1 m 2 of a semiconductor layer (which may be a semiconductor) as a ligand, and the total content of each compound Is preferably in the range of 0.01 mmol to 100 mmol, more preferably 0.1 mmol to 50 mmol, and particularly preferably 0.5 mmol to 20 mmol.

本発明に係る前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子にもつ金属錯体色素を用いて増感処理を行う場合、前記金属錯体色素を単独で用いてもよいし、複数を併用することも、本発明に係る前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子にもつ金属錯体色素と他の化合物(例えば米国特許第4,684,537号明細書、同第4,927,721号明細書、同第5,084,365号明細書、同第5,350,644号明細書、同第5,463,057号明細書、同第5,525,440号明細書等の各明細書、特開平7−249790号公報、特開2000−150007号公報等に記載の化合物)とを混合して用いることもできる。   When sensitizing using a metal complex dye having any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (8) according to the present invention as a ligand, the metal complex dye is used alone. A metal complex dye having any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (8) according to the present invention as a ligand and other compounds may be used in combination. (For example, U.S. Pat. Nos. 4,684,537, 4,927,721, 5,084,365, 5,350,644, , 463,057, 5,525,440, etc., and compounds described in JP-A-7-249790, JP-A-2000-150007, etc.) It can also be used.

特に、本発明の光電変換材料用半導体の用途が、後述する太陽電池である場合には、光電変換の波長域をできるだけ広くして太陽光を有効に利用できるように、吸収波長の異なる二種類以上の色素を混合して用いることが好ましい。   In particular, when the application of the semiconductor for photoelectric conversion material of the present invention is a solar cell described later, two types of absorption wavelengths are different so that the wavelength range of photoelectric conversion can be made as wide as possible to effectively use sunlight. It is preferable to use a mixture of the above dyes.

半導体に、前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子にもつ金属錯体色素を含ませるには、前記化合物を適切な溶媒(エタノールなど)に溶解し、その溶液中によく乾燥した半導体を長時間浸漬する方法が一般的である。   In order for a semiconductor to contain a metal complex dye having any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (8) as a ligand, the compound is dissolved in an appropriate solvent (such as ethanol). In general, a method of immersing a well-dried semiconductor in the solution for a long time is generally used.

前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子にもつ金属錯体色素を複数種類併用したり、その他の増感色素化合物とを併用した光電変換材料用半導体を作製する際には、各々の化合物の混合溶液を調製して用いてもよいし、それぞれの化合物について溶液を用意して、各溶液に順に浸漬して作製することもできる。各化合物について別々の溶液を用意し、各溶液に順に浸漬して作製する場合は、半導体に前記化合物や増感色素等を含ませる順序がどのようであっても本発明に記載の効果を得ることができる。また、前記化合物を単独で吸着させた半導体微粒子を混合する等することにより作製してもよい。   For photoelectric conversion materials in which a plurality of metal complex dyes having any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (8) as a ligand are used in combination or in combination with other sensitizing dye compounds When producing a semiconductor, a mixed solution of each compound may be prepared and used. Alternatively, a solution may be prepared for each compound and immersed in each solution in order. When preparing a separate solution for each compound and immersing in each solution in order, the effects described in the present invention can be obtained regardless of the order in which the semiconductor, the sensitizing dye, and the like are included in the semiconductor. be able to. Moreover, you may produce by mixing the semiconductor fine particle which adsorb | sucked the said compound independently.

吸着処理は半導体が粒子状の時に行ってもよいし、支持体上に膜を形成した後に行ってもよい。吸着処理に用いる化合物を溶解した溶液は、それを常温で用いてもよいし、該化合物が分解せず溶液が沸騰しない温度範囲で加熱して用いてもよい。また、後述する光電変換素子の製造のように、半導体微粒子の塗布後(感光層の形成後)に、前記化合物の吸着を実施してもよい。また、半導体微粒子と本発明の前記化合物とを同時に塗布することにより、前記化合物の吸着を実施してもよい。また、未吸着の化合物は洗浄によって除去することが出来る。   The adsorption treatment may be performed when the semiconductor is in the form of particles, or may be performed after forming a film on the support. The solution in which the compound used for the adsorption treatment is dissolved may be used at room temperature, or may be used by heating in a temperature range in which the compound does not decompose and the solution does not boil. Moreover, you may implement adsorption | suction of the said compound after application | coating of a semiconductor fine particle (after formation of a photosensitive layer) like manufacture of the photoelectric conversion element mentioned later. Moreover, you may implement adsorption | suction of the said compound by apply | coating a semiconductor fine particle and the said compound of this invention simultaneously. Unadsorbed compounds can be removed by washing.

また、本発明の光電変換材料用半導体の増感処理については、半導体を、前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子にもつ金属錯体色素を含むことにより増感処理が行われるが、増感処理の詳細については、後述する光電変換素子のところで具体的に説明する。   Moreover, about the sensitization process of the semiconductor for photoelectric conversion materials of this invention, the metal complex pigment | dye which has as a ligand any one sort of compound represented by the said General formula (1)-(8) is used. The sensitization process is performed by including the sensitization process. Details of the sensitization process will be specifically described in the photoelectric conversion element described later.

また、空隙率の高い半導体薄膜を有する光電変換材料用半導体の場合には、空隙に水分、水蒸気などにより水が半導体薄膜上、並びに半導体薄膜内部の空隙に吸着する前に、前記化合物や増感色素化合物等の吸着処理(光電変換材料用半導体の増感処理)を完了することが好ましい。   Further, in the case of a semiconductor for a photoelectric conversion material having a semiconductor thin film with a high porosity, the above compound or sensitization is performed before water is adsorbed on the semiconductor thin film and in the voids inside the semiconductor thin film by moisture, water vapor, etc. It is preferable to complete the adsorption treatment (sensitization treatment of a semiconductor for a photoelectric conversion material) such as a dye compound.

本発明の光電変換材料用半導体は、有機塩基を用いて表面処理してもよい。前記有機塩基としては、ジアリールアミン、トリアリールアミン、ピリジン、4−t−ブチルピリジン、ポリビニルピリジン、キノリン、ピペリジン、アミジン等が挙げられるが、中でも、ピリジン、4−t−ブチルピリジン、ポリビニルピリジンが好ましい。   You may surface-treat the semiconductor for photoelectric conversion materials of this invention using an organic base. Examples of the organic base include diarylamine, triarylamine, pyridine, 4-t-butylpyridine, polyvinylpyridine, quinoline, piperidine, amidine, and the like. Among them, pyridine, 4-t-butylpyridine, and polyvinylpyridine are preferable. preferable.

上記の有機塩基が液体の場合はそのまま、固体の場合は有機溶媒に溶解した溶液を準備し、本発明の光電変換材料用半導体を液体アミンまたはアミン溶液に浸漬することで、表面処理を実施できる。   When the organic base is a liquid, it can be surface treated by preparing a solution dissolved in an organic solvent as it is, and immersing the semiconductor for a photoelectric conversion material of the present invention in a liquid amine or an amine solution. .

また、本発明に係る前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子にもつ金属錯体色素と併用して用いることの出来る色素としては、本発明に係る半導体を分光増感しうるものならばいずれの色素も用いることができる。光電変換の波長域をできるだけ広くし、かつ変換効率を上げるため、二種類以上の色素を混合することも好ましい。また、目的とする光源の波長域と強度分布に合わせるように、混合する色素とその割合を選ぶことができる。また、別の基板上に別の色素を吸着させ、それらを重ねることもできる。   In addition, as a dye that can be used in combination with a metal complex dye having any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (8) according to the present invention as a ligand, the present invention includes Any dye that can spectrally sensitize such a semiconductor can be used. In order to make the wavelength range of photoelectric conversion as wide as possible and increase the conversion efficiency, it is also preferable to mix two or more kinds of dyes. Moreover, the pigment | dye to mix and its ratio can be selected so that it may match with the wavelength range and intensity distribution of the target light source. Moreover, another pigment | dye can be adsorb | sucked on another board | substrate, and they can also be piled up.

本発明においては、光電子移動反応活性、光耐久性、光化学的安定性等の総合的な観点から、公知の金属錯体色素、フタロシアニン系色素、ポルフィリン系色素、ポリメチン系色素が好ましく用いられる。   In the present invention, known metal complex dyes, phthalocyanine dyes, porphyrin dyes, and polymethine dyes are preferably used from a comprehensive viewpoint such as photoelectron transfer reaction activity, light durability, and photochemical stability.

公知の金属錯体色素の中では、特開2001−223037号、同2001−226607号、米国特許第4,927,721号、同第4,684,537号、同第5,084,365号、同第5,350,644号、同第5,463,057号、同第5,525,440号、特開平7−249750号、特表平10−504512号、世界特許98/50393号等に記載のルテニウム錯体色素が好ましく用いられる。 Among known metal complex dyes, JP-A Nos. 2001-223037, 2001-226607, U.S. Pat. Nos. 4,927,721, 4,684,537, 5,084,365, the No. 5,350,644, the No. 5,463,057, the No. 5,525,440, JP-a-7-249750, Hei No. 10-504512, world Patent 9 8/50393 JP etc. The ruthenium complex dyes described in 1) are preferably used.

ポルフィリン系色素、フタロシアニン系色素としては、特開2001−223037号に記載の色素が好ましい色素としてあげられる。   Examples of the porphyrin dye and the phthalocyanine dye include dyes described in JP-A No. 2001-223037 as preferable dyes.

ポリメチン系色素としては、従来公知のメチン系色素、特開平11−35836号公報、同11−158395号公報、同11−163378号公報、同11−214730号公報、同11−214731号公報、同10−093118号公報、同11−273754号公報、特開2000−106224号公報、同2000−357809号公報、同2001−052766号公報、欧州特許第892,411号、同911,841号等に記載のものが挙げられる。   Examples of the polymethine dye include conventionally known methine dyes, JP-A Nos. 11-35836, 11-158395, 11-163378, 11-214730, and 11-214731. 10-093118, 11-273754, JP-A-2000-106224, 2000-357809, 2001-052766, EP 892,411, 911,841, etc. Those described are mentioned.

《光電変換材料用半導体の作製方法》
本発明の光電変換材料用半導体の作製方法について説明する。
<< Method for Manufacturing Semiconductor for Photoelectric Conversion Material >>
A method for manufacturing a semiconductor for a photoelectric conversion material of the present invention will be described.

本発明の光電変換材料用半導体の一態様としては、導電性支持体上に上記の光電変換材料用半導体を焼成により形成する等の方法が挙げられる。   As one embodiment of the semiconductor for a photoelectric conversion material of the present invention, a method such as forming the above semiconductor for a photoelectric conversion material on a conductive support by firing is exemplified.

その他の例としては酸化チタンの場合、酸化チタン粒子を電気泳動法により(ガラス又は高分子からなる)基板上に形成した後に低温(例えば80℃)で加熱したTi(OC37)4蒸気を吸着させ光照射する方法、また、マイクロウェイブを照射することなどによって形成する方法等がある。また、酸化亜鉛を用いる場合は塩化亜鉛水溶液から電解析出により酸化亜鉛薄膜を形成させて半導体として用いる方法等もある。 As another example, in the case of titanium oxide, Ti (OC 3 H 7 ) 4 vapor heated at a low temperature (for example, 80 ° C.) after titanium oxide particles are formed on a substrate (made of glass or polymer) by electrophoresis. There are a method of adsorbing and light irradiation, a method of forming by irradiating a microwave, and the like. In addition, when zinc oxide is used, there is a method in which a zinc oxide thin film is formed by electrolytic deposition from a zinc chloride aqueous solution and used as a semiconductor.

本発明の光電変換材料用半導体が焼成により作製される場合には、上記の化合物や増感色素を用いての該半導体の増感(吸着、多孔質への入り込み等)処理は、焼成後に実施することが好ましい。焼成後、半導体に水が吸着する前に、素早く化合物の吸着処理を実施することが特に好ましい。   When the semiconductor for a photoelectric conversion material of the present invention is produced by firing, the semiconductor is sensitized (adsorption, penetration into a porous layer, etc.) with the above-described compound or sensitizing dye after firing. It is preferable to do. It is particularly preferable to perform the compound adsorption treatment quickly after the firing and before the water is adsorbed to the semiconductor.

本発明の光電変換材料用半導体が粒子状の場合には、光電変換材料用半導体を導電性支持体に塗布あるいは吹き付けて、半導体電極を作製するのがよい。また、本発明の光電変換材料用半導体が膜状であって、導電性支持体上に保持されていない場合には、光電変換材料用半導体を導電性支持体上に貼合して半導体電極を作製することが好ましい。   When the semiconductor for photoelectric conversion materials of the present invention is in the form of particles, the semiconductor electrode is preferably prepared by applying or spraying the semiconductor for photoelectric conversion materials onto a conductive support. Moreover, when the semiconductor for photoelectric conversion materials of this invention is a film | membrane form, Comprising: It is not hold | maintained on an electroconductive support body, the semiconductor electrode for photoelectric conversion materials is bonded on an electroconductive support body, and a semiconductor electrode is attached. It is preferable to produce it.

以下、本発明の光電変換材料用半導体の作製工程を具体的に述べる。   Hereinafter, a process for producing a semiconductor for a photoelectric conversion material of the present invention will be specifically described.

《半導体微粉末含有塗布液の調製》
まず、半導体の微粉末を含む塗布液を調製する。この半導体微粉末は、その1次粒子径が微細な程好ましく、その1次粒子径は、1nm〜5000nmが好ましく、更に好ましくは2nm〜50nmである。半導体微粉末を含む塗布液は、半導体微粉末を溶媒中に分散させることによって調製することができる。溶媒中に分散された半導体微粉末は、その1次粒子状で分散する。溶媒としては、半導体微粉末を分散し得るものであればよく、特に制約されない。
<< Preparation of coating liquid containing semiconductor fine powder >>
First, a coating solution containing fine semiconductor powder is prepared. The semiconductor fine powder preferably has a finer primary particle diameter, and the primary particle diameter is preferably 1 nm to 5000 nm, and more preferably 2 nm to 50 nm. The coating liquid containing the semiconductor fine powder can be prepared by dispersing the semiconductor fine powder in a solvent. The semiconductor fine powder dispersed in the solvent is dispersed in the form of primary particles. The solvent is not particularly limited as long as it can disperse the semiconductor fine powder.

前記溶媒としては、水、有機溶媒、水と有機溶媒との混合液が包含される。有機溶媒としては、メタノールやエタノール等のアルコール、メチルエチルケトン、アセトン、アセチルアセトン等のケトン、ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素等が用いられる。塗布液中には、必要に応じ、界面活性剤や粘度調節剤(ポリエチレングリコール等の多価アルコール等)を加えることができる。溶媒中の半導体微粉末濃度の範囲は、0.1質量%〜70質量%が好ましく、更に好ましくは0.1質量%〜30質量%である。   Examples of the solvent include water, an organic solvent, and a mixed solution of water and an organic solvent. As the organic solvent, alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as methyl ethyl ketone, acetone and acetyl acetone, hydrocarbons such as hexane and cyclohexane, and the like are used. A surfactant and a viscosity modifier (polyhydric alcohol such as polyethylene glycol) can be added to the coating solution as necessary. The range of the semiconductor fine powder concentration in the solvent is preferably 0.1% by mass to 70% by mass, and more preferably 0.1% by mass to 30% by mass.

《半導体微粉末含有塗布液の塗布と形成された半導体層の焼成処理》
上記のようにして得られた半導体微粉末含有塗布液を導電性支持体上に塗布または吹きつけ、乾燥等を行った後、空気中または不活性ガス中で焼成して、導電性支持体上に半導体層(半導体膜)が形成される。
<< Application of Semiconductor Fine Powder-Containing Coating Liquid and Firing Process of Formed Semiconductor Layer >>
The semiconductor fine powder-containing coating solution obtained as described above is applied or sprayed onto a conductive support, dried, etc., and then baked in air or in an inert gas, on the conductive support. A semiconductor layer (semiconductor film) is formed.

導電性支持体上に塗布液を塗布、乾燥して得られる皮膜は、半導体微粒子の集合体からなるもので、その微粒子の粒径は使用した半導体微粉末の1次粒子径に対応するものである。   The film obtained by applying and drying the coating liquid on the conductive support is composed of an aggregate of semiconductor fine particles, and the particle size of the fine particles corresponds to the primary particle size of the semiconductor fine powder used. is there.

このようにして導電性支持体等の基板上に形成された半導体微粒子集合体膜は、導電性支持体との結合力や、微粒子相互の結合力が弱く、機械的強度の弱いものであることから、前記半導体微粒子集合体膜を焼成処理して機械的強度を高め、基板に強く固着した焼成物膜となるため好ましく行われる。   The semiconductor fine particle aggregate film formed on the substrate such as the conductive support in this way has a low bonding strength with the conductive support and a bonding strength between the fine particles and a low mechanical strength. From the above, the semiconductor fine particle aggregate film is preferably fired to increase the mechanical strength and to obtain a fired product film firmly fixed to the substrate.

本発明においては、この焼成物膜はどのような構造を有していても良いが、多孔質構造膜(空隙を有する、ポーラスな層ともいう)であることが好ましい。   In the present invention, the fired product film may have any structure, but is preferably a porous structure film (also referred to as a porous layer having voids).

ここで、本発明に係る半導体薄膜の空隙率は、10体積%以下が好ましく、更に好ましくは、8体積%以下であり、特に好ましくは、0.01体積%〜5体積%以下である。尚、半導体薄膜の空隙率は、誘電体の厚み方向に貫通性のある空隙率を意味し、水銀ポロシメーター(島津ポアライザー9220型)等の市販の装置を用いて測定することが出来る。   Here, the porosity of the semiconductor thin film according to the present invention is preferably 10% by volume or less, more preferably 8% by volume or less, and particularly preferably 0.01% by volume to 5% by volume. The porosity of the semiconductor thin film means a porosity that is penetrable in the thickness direction of the dielectric, and can be measured using a commercially available apparatus such as a mercury porosimeter (Shimadzu Polarizer 9220 type).

多孔質構造を有する焼成物膜になった、半導体層の膜厚は、少なくとも10nm以上が好ましく、更に好ましくは100nm〜10000nmである。   The film thickness of the semiconductor layer that is a fired product film having a porous structure is preferably at least 10 nm or more, more preferably 100 nm to 10,000 nm.

焼成処理時、焼成物膜の実表面積を適切に調整し、上記の空隙率を有する焼成物膜を得る観点から、焼成温度は1000℃より低いことが好ましく、更に好ましくは、200℃〜800℃の範囲であり、特に好ましくは300℃〜800℃の範囲である。   From the viewpoint of appropriately adjusting the actual surface area of the fired product film during the firing treatment and obtaining a fired product film having the above porosity, the firing temperature is preferably lower than 1000 ° C, more preferably 200 ° C to 800 ° C. It is the range of 300 degreeC, Most preferably, it is the range of 300 to 800 degreeC.

また、見かけ表面積に対する実表面積の比は、半導体微粒子の粒径及び比表面積や、焼成温度等によりコントロールすることができる。また、加熱処理後、半導体粒子の表面積を増大させたり、半導体粒子近傍の純度を高め、色素から半導体粒子への電子注入効率を高める目的で、例えば四塩化チタン水溶液を用いた化学メッキや三塩化チタン水溶液を用いた電気化学的メッキ処理を行ってもよい。   Further, the ratio of the actual surface area to the apparent surface area can be controlled by the particle diameter and specific surface area of the semiconductor fine particles, the firing temperature, and the like. In addition, after heat treatment, for example, chemical plating or aqueous trichloride using a titanium tetrachloride aqueous solution is used to increase the surface area of the semiconductor particles, increase the purity in the vicinity of the semiconductor particles, and increase the efficiency of electron injection from the dye into the semiconductor particles. Electrochemical plating using a titanium aqueous solution may be performed.

《半導体の増感処理》
半導体の色素による増感処理は、上記のように、色素を適切な溶媒に溶解し、その溶液に前記半導体を焼成した基板を浸漬することによって行われる。その際には半導体層(半導体膜ともいう)を焼成により形成させた基板を、あらかじめ減圧処理したり加熱処理したりして膜中の気泡を除去し、前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子にもつ金属錯体色素が半導体層(半導体膜)内部深くに進入できるようにしておくことが好ましく、半導体層(半導体膜)が多孔質構造膜である場合には特に好ましい。
<Semiconductor sensitization processing>
As described above, the sensitization treatment with a semiconductor dye is performed by dissolving the dye in an appropriate solvent and immersing the substrate on which the semiconductor is baked in the solution. In that case, a substrate on which a semiconductor layer (also referred to as a semiconductor film) is formed by baking is subjected to pressure reduction treatment or heat treatment in advance to remove bubbles in the film, and the general formulas (1) to (8). It is preferable that the metal complex dye having any one of the compounds represented by the above formula as a ligand can enter deep inside the semiconductor layer (semiconductor film), and the semiconductor layer (semiconductor film) is a porous structure film. Is particularly preferred.

《溶媒》
前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子に持つ金属錯体色素を溶解するのに用いる溶媒は、前記化合物を溶解することができ、且つ、半導体を溶解したり半導体と反応したりすることのないものであれば格別の制限はないが、溶媒に溶解している水分および気体が半導体膜に進入して、前記化合物の吸着等の増感処理を妨げることを防ぐために、あらかじめ脱気および蒸留精製しておくことが好ましい。
"solvent"
The solvent used to dissolve the metal complex dye having any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (8) as a ligand can dissolve the compound, and the semiconductor. There is no particular limitation as long as it does not dissolve or react with the semiconductor, but moisture and gas dissolved in the solvent enter the semiconductor film and sensitize treatment such as adsorption of the compound In order to prevent hindering, it is preferable to degas and purify in advance.

前記化合物の溶解において、好ましく用いられる溶媒はメタノール、エタノール、n−プロパノールなどのアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどのエーテル系溶媒、塩化メチレン、1,1,2−トリクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素溶媒であり、特に好ましくはメタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、塩化メチレンである。   Solvents preferably used in dissolving the above compounds are alcohol solvents such as methanol, ethanol and n-propanol, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, ether solvents such as diethyl ether, diisopropyl ether, tetrahydrofuran and 1,4-dioxane. Solvents and halogenated hydrocarbon solvents such as methylene chloride and 1,1,2-trichloroethane, particularly preferably methanol, ethanol, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran and methylene chloride.

《増感処理の温度、時間》
半導体を焼成した基板を、前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子に持つ金属錯体色素を含む溶液に浸漬する時間は、半導体層(半導体膜)に前記化合物が深く進入して吸着等を充分に進行させ、半導体を十分に増感させ、且つ、溶液中のでの前記化合物の分解等により生成して分解物が化合物の吸着を妨害することを抑制する観点から、25℃条件下では、3時間〜48時間が好ましく、更に好ましくは、4時間〜24時間である。この効果は、特に、半導体膜が多孔質構造膜である場合において顕著である。但し、浸漬時間については、25℃条件での値であり、温度条件を変化させて場合には、上記の限りではない。
《Tensing temperature and time》
The time for immersing the substrate on which the semiconductor has been baked in the solution containing the metal complex dye having any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (8) as a ligand is the semiconductor layer (semiconductor film). ) And the compound penetrates deeply to sufficiently adsorb, etc., sufficiently sensitize the semiconductor, and is generated by decomposition of the compound in the solution, etc., and the decomposition product interferes with the adsorption of the compound. From the viewpoint of suppressing the temperature, it is preferably 3 hours to 48 hours, more preferably 4 hours to 24 hours under the condition of 25 ° C. This effect is particularly remarkable when the semiconductor film is a porous structure film. However, the immersion time is a value under the condition of 25 ° C., and is not limited to the above when the temperature condition is changed.

浸漬しておくにあたり前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子に持つ金属錯体色素を含む溶液は、前記化合物が分解しないかぎりにおいて、沸騰しない温度にまで加熱して用いてもよい。好ましい温度範囲は10℃〜100℃であり、更に好ましくは25℃〜80℃であるが、前記のとおり溶媒が前記温度範囲で沸騰する場合はこの限りでない。   When immersed, the solution containing the metal complex dye having any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (8) as a ligand is a temperature at which it does not boil unless the compound is decomposed. It may be used after being heated. A preferable temperature range is 10 ° C to 100 ° C, and more preferably 25 ° C to 80 ° C. However, as described above, this is not the case when the solvent boils in the temperature range.

《光電変換素子》
本発明の光電変換素子について、図1を用いて説明する。
<< Photoelectric conversion element >>
The photoelectric conversion element of this invention is demonstrated using FIG.

図1は、本発明の光電変換素子の構造の一例を示す部分断面図である。   FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an example of the structure of the photoelectric conversion element of the present invention.

1は導電性支持体、2は感光層、3は電荷移動層、4は対向電極を表す。尚、導電性支持体1と感光層2をあわせて半導体電極ともいう。   Reference numeral 1 denotes a conductive support, 2 denotes a photosensitive layer, 3 denotes a charge transfer layer, and 4 denotes a counter electrode. The conductive support 1 and the photosensitive layer 2 are also collectively referred to as a semiconductor electrode.

ここで、感光層2は本発明の光電変換材料用半導体を有する層であり、電荷移動層3は通常、レドックス電解質が含有し、導電性支持体1、感光層2、対向電極4に接触した形態で用いられる。   Here, the photosensitive layer 2 is a layer having the semiconductor for a photoelectric conversion material of the present invention, and the charge transfer layer 3 usually contains a redox electrolyte and is in contact with the conductive support 1, the photosensitive layer 2, and the counter electrode 4. Used in form.

《光電変換素子の製造方法》
図1を用いながら、光電変換素子の製造方法を説明する。
<< Method for Manufacturing Photoelectric Conversion Element >>
The manufacturing method of a photoelectric conversion element is demonstrated using FIG.

本発明の光電変換素子は、図1に示すような導電性支持体1上に、上記記載のように半導体薄膜を形成した後、本発明に係る前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子に持つ金属錯体色素を吸着させるという工程を経て製造される。   The photoelectric conversion element of the present invention is represented by the general formulas (1) to (8) according to the present invention after forming a semiconductor thin film as described above on a conductive support 1 as shown in FIG. It is manufactured through a process of adsorbing a metal complex dye having any one of the compounds as a ligand.

また、半導体薄膜の表面積を増大させたり、半導体薄膜表面の不純物などを除去して、半導体の純度を高め、前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子にもつ金属錯体色素から半導体への電子注入効率を高める目的で、例えば四塩化チタン水溶液を用いた化学メッキや三塩化チタン水溶液を用いた電気化学的メッキ処理を行ってもよい。また、同様の効果を得るために色素吸着後にカルボン酸類(酢酸、プロピオン酸、ヘキサン酸、安息香酸等)を半導体表面へ吸着させてもよい。   Further, the surface area of the semiconductor thin film is increased, impurities on the surface of the semiconductor thin film are removed, the purity of the semiconductor is increased, and any one compound represented by the general formulas (1) to (8) is disposed. For example, chemical plating using a titanium tetrachloride aqueous solution or electrochemical plating using a titanium trichloride aqueous solution may be performed for the purpose of increasing the efficiency of electron injection from the metal complex dye in the ligand to the semiconductor. In order to obtain the same effect, carboxylic acids (acetic acid, propionic acid, hexanoic acid, benzoic acid, etc.) may be adsorbed on the semiconductor surface after dye adsorption.

導電性支持体1上に形成した半導体膜には上記記載の前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子に持つ金属錯体色素を吸着させ、半導体膜を増感させて感光層2を形成する。増感処理方法は先に説明したとおり、前記化合物を適切な溶媒に溶解し、導電性支持体1上に形成された半導体膜をその溶液に浸漬することによって行われる。その際には半導体膜は、あらかじめ減圧処理したり加熱処理したりして膜中の気泡を除去し、前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子に持つ金属錯体色素が半導体膜内部深くに進入できるようにしておくことが好ましい。   The semiconductor film formed on the conductive support 1 adsorbs a metal complex dye having any one of the compounds represented by the above general formulas (1) to (8) as a ligand as a semiconductor. The photosensitive layer 2 is formed by sensitizing the film. As described above, the sensitizing treatment method is performed by dissolving the compound in an appropriate solvent and immersing the semiconductor film formed on the conductive support 1 in the solution. In that case, the semiconductor film is preliminarily treated under reduced pressure or heat to remove bubbles in the film, and any one compound represented by the general formulas (1) to (8) is coordinated. It is preferable that the metal complex dye contained in the child can enter deep inside the semiconductor film.

本発明に係る半導体に、前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子に持つ金属錯体色素を吸着させる際には、単独で用いてもよいし、複数を併用してもよい。さらに、従来公知の増感色素化合物(例えば、米国特許第4,684,537号、同第4,927,721号、同第5,084,365号、同第5,350,644号、同第5,463,057号、同第5,525,440号、特開平7−249790号、特開2000−150007号等に記載の化合物)とを混合して吸着させてもよい。   When the metal complex dye having any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (8) as a ligand is adsorbed to the semiconductor according to the present invention, it may be used alone. A plurality may be used in combination. Furthermore, conventionally known sensitizing dye compounds (for example, U.S. Pat. Nos. 4,684,537, 4,927,721, 5,084,365, 5,350,644, No. 5,463,057, 5,525,440, JP-A-7-249790, JP-A-2000-150007, etc.) may be mixed and adsorbed.

特に、半導体の用途が太陽電池である場合、光電変換の波長域を広くして太陽光を可能な限り有効に利用できるように、二種類以上の色素を混合して用いることが好ましい。   In particular, when the application of the semiconductor is a solar cell, it is preferable to use a mixture of two or more dyes so that the wavelength range of photoelectric conversion is widened and sunlight can be used as effectively as possible.

上記記載の前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子にもつ金属錯体色素を複数種類併用して増感した光電変換材料用半導体は、併用する前記化合物を混合して調製した溶液に浸漬させて作製してもよいし、各々の化合物について溶液を調製し、各溶液に順に浸漬して作製することもできる。   A semiconductor for a photoelectric conversion material sensitized by using a plurality of metal complex dyes having any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (8) as a ligand in combination is used in combination. It may be prepared by dipping in a solution prepared by mixing the compounds, or by preparing a solution for each compound and dipping in each solution in turn.

各化合物について別々の溶液を用意し、各溶液に順に浸漬して作製する場合は、半導体に前記化合物や従来公知の増感色素を吸着させる順番がどのような順番であっても本発明の効果を得ることができる。   When preparing a separate solution for each compound and immersing in each solution in order, the effect of the present invention regardless of the order in which the compound or a conventionally known sensitizing dye is adsorbed to the semiconductor Can be obtained.

吸着処理は、前記化合物が溶解した溶液を常温で用いてもよいし、また、前記化合物に影響を与えない範囲の温度まで溶液を加熱して行っても良い。更に、吸着処理時に未吸着となった色素については溶媒等の洗浄処理により除去することが好ましい。   For the adsorption treatment, a solution in which the compound is dissolved may be used at room temperature, or the solution may be heated to a temperature that does not affect the compound. Furthermore, it is preferable to remove the dye that has not been adsorbed during the adsorption treatment by washing treatment with a solvent or the like.

導電性支持体1上に形成した半導体膜に色素を吸着させて感光層2を形成したら、該感光層2と向かい合うようにして対向電極4を配置する。さらに、半導体電極と対向電極4の間に電荷移動層であるレドックス電解質を注入して光電変換素子とする。   After the dye is adsorbed to the semiconductor film formed on the conductive support 1 to form the photosensitive layer 2, the counter electrode 4 is disposed so as to face the photosensitive layer 2. Further, a redox electrolyte as a charge transfer layer is injected between the semiconductor electrode and the counter electrode 4 to obtain a photoelectric conversion element.

《太陽電池》
本発明の太陽電池について説明する。
《Solar cell》
The solar cell of the present invention will be described.

本発明の太陽電池は、図1に示すような、本発明の光電変換素子の一態様として、太陽光に最適の設計並びに、回路設計が行われ、太陽光を光源として用いたときに最適な光電変換が行われるような構造を有する。即ち、光電変換材料用半導体に太陽光が照射されうる構造となっている。本発明の太陽電池を構成する際には、前記半導体電極、電荷移動層及び対向電極をケース内に収納して封止するか、あるいはそれら全体を樹脂封止することが好ましい。   As shown in FIG. 1, the solar cell of the present invention is optimally designed for sunlight and circuit design as one aspect of the photoelectric conversion element of the present invention, and is optimal when sunlight is used as a light source. It has a structure in which photoelectric conversion is performed. That is, the semiconductor for photoelectric conversion material has a structure that can be irradiated with sunlight. When constituting the solar cell of the present invention, it is preferable that the semiconductor electrode, the charge transfer layer and the counter electrode are housed in a case and sealed, or the whole is sealed with resin.

本発明の太陽電池に太陽光または太陽光と同等の電磁波を照射すると、光電変換材料用半導体に吸着された本発明の化合物は、照射された光もしくは電磁波を吸収して励起する。励起によって発生した電子は半導体に移動し、次いで導電性支持体1を経由して対向電極4に移動して、電荷移動層3のレドックス電解質を還元する。一方、半導体に電子を移動させた本発明の化合物は酸化体となっているが、対向電極4から電荷移動層3のレドックス電解質を経由して電子が供給されることにより、還元されて元の状態に戻り、同時に電荷移動層3のレドックス電解質は酸化されて、再び対向電極4から供給される電子により還元されうる状態に戻る。このようにして電子が流れ、本発明の光電変換素子を用いた太陽電池を構成することができる。   When the solar cell of the present invention is irradiated with sunlight or an electromagnetic wave equivalent to sunlight, the compound of the present invention adsorbed on the semiconductor for photoelectric conversion material absorbs the irradiated light or electromagnetic wave and excites it. Electrons generated by excitation move to the semiconductor, and then move to the counter electrode 4 via the conductive support 1 to reduce the redox electrolyte of the charge transfer layer 3. On the other hand, the compound of the present invention in which electrons are transferred to a semiconductor is an oxidant, but is reduced by the supply of electrons from the counter electrode 4 via the redox electrolyte of the charge transfer layer 3 and is reduced to the original. At the same time, the redox electrolyte of the charge transfer layer 3 is oxidized and returned to a state where it can be reduced again by the electrons supplied from the counter electrode 4. In this way, electrons flow, and a solar cell using the photoelectric conversion element of the present invention can be configured.

《導電性支持体》
本発明の光電変換素子や本発明の太陽電池に用いられる導電性支持体には、金属板のような導電性材料や、ガラス板やプラスチックフイルムのような非導電性材料に導電性物質を設けた構造のものを用いることができる。導電性支持体に用いられる材料の例としては金属(例えば白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム)あるいは導電性金属酸化物(例えばインジウム−スズ複合酸化物、酸化スズにフッ素をドープしたもの)や炭素を挙げることができる。導電性支持体の厚さは特に制約されないが、0.3mm〜5mmが好ましい。
<Conductive support>
The conductive support used in the photoelectric conversion element of the present invention and the solar battery of the present invention is provided with a conductive material such as a conductive material such as a metal plate or a non-conductive material such as a glass plate or a plastic film. A structure having a different structure can be used. Examples of materials used for the conductive support include metal (for example, platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium, indium) or conductive metal oxide (for example, indium-tin composite oxide, tin oxide doped with fluorine) And carbon). The thickness of the conductive support is not particularly limited, but is preferably 0.3 mm to 5 mm.

また導電性支持体は実質的に透明であることが好ましく、実質的に透明であるとは光の透過率が10%以上であることを意味し、50%以上であることがさらに好ましく、80%以上であることが最も好ましい。透明な導電性支持体を得るためには、ガラス板またはプラスチックフイルムの表面に、導電性金属酸化物からなる導電性層を設けることが好ましい。透明な導電性支持体1を用いる場合、光は支持体側から入射させることが好ましい。   The conductive support is preferably substantially transparent, and substantially transparent means that the light transmittance is 10% or more, more preferably 50% or more, and 80 % Or more is most preferable. In order to obtain a transparent conductive support, it is preferable to provide a conductive layer made of a conductive metal oxide on the surface of a glass plate or a plastic film. When the transparent conductive support 1 is used, light is preferably incident from the support side.

導電性支持体は表面抵抗は、50Ω/cm2以下であることが好ましく、10Ω/cm2以下であることがさらに好ましい。 The conductive support preferably has a surface resistance of 50 Ω / cm 2 or less, and more preferably 10 Ω / cm 2 or less.

《電荷移動層》
本発明に用いられる電荷移動層について説明する。
《Charge transfer layer》
The charge transfer layer used in the present invention will be described.

電荷移動層にはレドックス電解質が好ましく用いられる。ここで、レドックス電解質としては、I-/I3 -系や、Br-/Br3 -系、キノン/ハイドロキノン系等が挙げられる。このようなレドックス電解質は、従来公知の方法によって得ることができ、例えば、I-/I3 -系の電解質は、ヨウ素のアンモニウム塩とヨウ素を混合することによって得ることができる。電荷移動層はこれらレドックス電解質の分散物で構成され、それら分散物は溶液である場合に液体電解質、常温において固体である高分子中に分散させた場合に固体高分子電解質、ゲル状物質に分散された場合にゲル電解質と呼ばれる。電荷移動層として液体電解質が用いられる場合、その溶媒としては、電気化学的に不活性なものが用いられ、例えば、アセトニトリル、炭酸プロピレン、エチレンカーボネート等が用いられる。固体高分子電解質の例としては特開2001−160427号記載の電解質が、ゲル電解質の例としては『表面科学』21巻、第5号288ページ〜293ページに記載の電解質が挙げられる。 A redox electrolyte is preferably used for the charge transfer layer. Here, examples of the redox electrolyte include I / I 3 system, Br / Br 3 system, and quinone / hydroquinone system. Such a redox electrolyte can be obtained by a conventionally known method. For example, an I / I 3 based electrolyte can be obtained by mixing iodine ammonium salt and iodine. The charge transfer layer is composed of dispersions of these redox electrolytes. These dispersions are liquid electrolytes when they are in solution, and are dispersed in solid polymer electrolytes and gel substances when dispersed in polymers that are solid at room temperature. When called, it is called a gel electrolyte. When a liquid electrolyte is used as the charge transfer layer, an electrochemically inert solvent is used as the solvent, for example, acetonitrile, propylene carbonate, ethylene carbonate, or the like is used. Examples of solid polymer electrolytes include electrolytes described in JP-A No. 2001-160427, and examples of gel electrolytes include electrolytes described in “Surface Science” Vol. 21, No. 5, pages 288 to 293.

《対向電極》
本発明に用いられる対向電極について説明する。
《Counter electrode》
The counter electrode used in the present invention will be described.

対向電極は、導電性を有するものであればよく、任意の導電性材料が用いられるが、I3 -イオン等の酸化や他のレドックスイオンの還元反応を充分な速さで行わせる触媒能を持ったものの使用が好ましい。このようなものとしては、白金電極、導電材料表面に白金めっきや白金蒸着を施したもの、ロジウム金属、ルテニウム金属、酸化ルテニウム、カーボン等が挙げられる。 Counter electrode, as long as it has conductivity, but any conductive material is used, I 3 - catalytic ability to perform fast enough the reduction reaction of oxidation and other redox ions such as ions It is preferable to use what you have. Examples of such a material include a platinum electrode, a surface of a conductive material subjected to platinum plating or platinum deposition, rhodium metal, ruthenium metal, ruthenium oxide, and carbon.

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these.

実施例1
《光電変換素子101の作製》
下記に記載のようにして、図1に示すような光電変換素子を作製した。
Example 1
<< Production of Photoelectric Conversion Element 101 >>
A photoelectric conversion device as shown in FIG. 1 was produced as described below.

チタンテトライソプロポキシド(和光純薬社製一級)62.5mlを純水375ml中に室温下、激しく攪拌しながら10分間で滴下し(白色の析出物が生成する)、次いで70%硝酸水を2.65ml加えて反応系を80℃に加熱した後、8時間攪拌を続けた。さらに該反応混合物の体積が約200mlになるまで減圧下に濃縮した後、純水を125ml、酸化チタン粉末(昭和タイタニウム社製スーパータイタニアF−6)140gを加えて酸化チタン懸濁液(約800ml)を調製した。フッ素をドープした酸化スズをコートした透明導電性ガラス板上に該酸化チタン懸濁液を塗布し、自然乾燥の後300℃で60分間焼成して、支持体上に膜状の酸化チタンを形成した。   62.5 ml of titanium tetraisopropoxide (first grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dropped into 375 ml of pure water at room temperature with vigorous stirring for 10 minutes (a white precipitate was formed), and then 70% aqueous nitric acid was added. After 2.65 ml was added and the reaction system was heated to 80 ° C., stirring was continued for 8 hours. Furthermore, after concentrating under reduced pressure until the volume of the reaction mixture becomes about 200 ml, 125 ml of pure water and 140 g of titanium oxide powder (Super Titania F-6 manufactured by Showa Titanium Co., Ltd.) are added to a titanium oxide suspension (about 800 ml). ) Was prepared. The titanium oxide suspension is applied onto a transparent conductive glass plate coated with fluorine-doped tin oxide, dried naturally and then fired at 300 ° C. for 60 minutes to form a film-like titanium oxide on the support. did.

ついで、メタノール溶液200ml中に、金属錯体例示化合物No.1を5g溶解した溶液を調製し、上記膜状酸化チタン(光電変換材料用半導体層)を支持体ごと浸し、さらにトリフルオロ酢酸1gを加えて2時間超音波照射した。反応後膜状酸化チタン(光電変換材料用半導体層)をクロロホルムで洗浄し真空乾燥して、感光層2(光電変換材料用半導体)を作製した。 Subsequently, in 200 ml of methanol solution, the metal complex exemplified compound No. A solution in which 5 g of 1 was dissolved was prepared, the film-like titanium oxide (semiconductor layer for photoelectric conversion material) was immersed in the support, and 1 g of trifluoroacetic acid was further added, followed by ultrasonic irradiation for 2 hours. After the reaction, the film-like titanium oxide (semiconductor layer for photoelectric conversion material) was washed with chloroform and vacuum dried to prepare a photosensitive layer 2 (semiconductor for photoelectric conversion material).

対向電極4として、フッ素をドープした酸化スズをコートし、さらにその上に白金を担持した透明導電性ガラス板を用い、前記導電性支持体1と前記対向電極4との間に体積比が1:4であるアセトニトリル/炭酸エチレンの混合溶媒に、テトラプロピルアンモニウムアイオダイドと沃素とを、それぞれの濃度が0.46モル/リットル、0.06モル/リットルとなるように溶解したレドックス電解質を入れた電荷移動層3を作製して、光電変換素子1を作製した。   As the counter electrode 4, a transparent conductive glass plate coated with fluorine-doped tin oxide and further carrying platinum thereon is used, and the volume ratio is 1 between the conductive support 1 and the counter electrode 4. : A redox electrolyte in which tetrapropylammonium iodide and iodine were dissolved in a mixed solvent of acetonitrile / ethylene carbonate of 4 to a concentration of 0.46 mol / liter and 0.06 mol / liter, respectively. The charge transfer layer 3 was produced, and the photoelectric conversion element 1 was produced.

《光電変換素子102〜123の作製》:本発明
光電変換素子1の作製において、金属錯体例示化合物No.1を表1に記載の金属錯体例示化合物に変更した(色素のモル数は同じ)以外は同様にして、光電変換素子102〜123を得た。
"Preparation of photoelectric conversion element 102 to 123": In the preparation of the present invention the photoelectric conversion element 1, a metal complex exemplified compound No. Photoelectric conversion elements 102 to 123 were obtained in the same manner except that 1 was changed to the metal complex exemplified compounds shown in Table 1 (the number of moles of the dye was the same).

《光電変換素子R1及びR2の作製》:比較例
光電変換素子1の作製において、表1に記載の比較化合物R1及びR2に変更した以外は同様にして、光電変換素子R1及びR2を得た。
<< Preparation of Photoelectric Conversion Elements R1 and R2 >> Comparative Example Photoelectric conversion elements R1 and R2 were obtained in the same manner as in the preparation of the photoelectric conversion element 1, except that the comparison compounds R1 and R2 shown in Table 1 were changed.

Figure 0004821015
Figure 0004821015

《太陽電池SC−101〜SC−123の作製》:本発明
光電変換素子1の側面を樹脂で封入した後、リード線を取り付けて、本発明の太陽電池SC−101〜SC−SC−123を各々3ロットずつ作製した。
<< Preparation of Solar Cells SC-101 to SC-123 >>: After the photoelectric conversion element 1 according to the present invention is sealed with a resin, lead wires are attached, and the solar cells SC-101 to SC-SC-123 of the present invention are attached. Three lots were prepared for each.

《太陽電池SC−R1及びSC−R2の作製》:比較例
上記の太陽電池SC−1の作製において、比較の光電変換素子R1を用いた以外は同様にして、太陽電池SC−R1及びSC−R2を3ロットずつ作製した。
<< Production of Solar Cells SC-R1 and SC-R2 >>: Comparative Example In the production of the solar cell SC-1, the solar cells SC-R1 and SC- were similarly produced except that the comparative photoelectric conversion element R1 was used. Three lots of R2 were prepared.

《太陽電池の光電変換特性評価》
上記で得られた太陽電池SC−101〜SC−123、SC−R1及びSC−R2の各々にソーラーシミュレーター(JASCO(日本分光)製、低エネルギー分光感度測定装置CEP−25)により100mW/m2の強度の光を照射した時の短絡電流密度Jsc(mA/cm2)および開放電圧値Voc(V)を測定し表1に示した。示した値は、同じ構成および作製方法の太陽電池3つについての測定結果の平均値とした。
<< Evaluation of photoelectric conversion characteristics of solar cells >>
The solar cells SC-101 to SC-123, SC-R1 and SC-R2 obtained above were each 100 mW / m 2 by a solar simulator (manufactured by JASCO (JASCO), low energy spectral sensitivity measuring device CEP-25). Table 1 shows the short-circuit current density Jsc (mA / cm 2 ) and the open-circuit voltage value Voc (V) when irradiated with light of the above intensity. The indicated value was the average value of the measurement results for three solar cells having the same configuration and production method.

Figure 0004821015
Figure 0004821015

表1より、比較に比べて、本発明の太陽電池は高い光電変換特性を示し、前記一般式(1)〜(8)で表されるいずれか1種の化合物を配位子にもつ金属錯体色素を用いることが有効であることがわかる。また、R2に対しても本発明の化合物が遜色なく有効であることが分かる。且つ、本発明の太陽電池SC−101〜SC−123は、ソーラーシミュレーターによる100mW/m2の光照射100時間を経ても光電変換効率の低下が認められず、安定性に優れていることが明らかになった。 From Table 1, compared with the comparison, the solar cell of the present invention exhibits high photoelectric conversion characteristics, and a metal complex having any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (8) as a ligand. It turns out that it is effective to use a pigment | dye. It can also be seen that the compounds of the present invention are effective against R2. In addition, it is clear that the solar cells SC-101 to SC-123 of the present invention are excellent in stability because no decrease in photoelectric conversion efficiency is observed even after 100 hours of light irradiation of 100 mW / m 2 by a solar simulator. Became.

本発明の光電変換素子の構造の一例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows an example of the structure of the photoelectric conversion element of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 導電性支持体
2 感光層
3 電荷移動層
4 対向電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductive support body 2 Photosensitive layer 3 Charge transfer layer 4 Counter electrode

Claims (8)

一般式(1)又は(2)で表される化合物の少なくとも1種を配位子として有する金属錯体を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
Figure 0004821015
(式中、R 〜R は水素原子又はアルキル基を表し、R はアルキル基、フェニル基又はアミノ基を表し、Z は炭素原子および窒素原子と共に、ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基又はトリアゾリル基を形成するために必要な非金属原子団を表し、Arはフェニル基、ナフチル基、チエニル基、フリル基又はチアゾリル基を表し、Mは水素原子又は塩形成性陽イオンを表し、nは0又は1を表す。)
Formula (1) or the photoelectric conversion material for semiconductor, characterized in that it comprises a metal complex having at least one of the represented Ru compound (2) as a ligand.
Figure 0004821015
(Wherein R 1 to R 3 represent a hydrogen atom or an alkyl group, R 4 represents an alkyl group, a phenyl group or an amino group, and Z 1 together with a carbon atom and a nitrogen atom together with a pyridyl group, a pyrazinyl group and a pyrimidinyl group) Represents a nonmetallic atomic group necessary for forming a pyridazinyl group, triazinyl group, oxazolyl group, thiazolyl group, pyrazolyl group, imidazolyl group or triazolyl group, Ar represents a phenyl group, naphthyl group, thienyl group, furyl group or thiazolyl Represents a group, M represents a hydrogen atom or a salt-forming cation, and n represents 0 or 1.)
一般式()又は()で表される化合物の少なくとも1種を配位子として有する金属錯体を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
Figure 0004821015
(式中、R〜Rは水素原子又はアルキル基を表し、Rはアルキル基、フェニル基、ピリジル基、チアゾリル基、ピラゾリル基又はアミノ基を表し、 炭素原子および窒素原子と共に、ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ピラゾリル基又はイミダゾリル基を形成するために必要な非金属原子団を表し、Arはフェニル基、チエニル基、フリル基又はチアゾリル基を表し、Mは水素原子又は塩形成性陽イオンを表し、nは0又は1を表す。)
The semiconductor for photoelectric conversion materials characterized by including the metal complex which has at least 1 sort (s) of the compound represented by general formula ( 3 ) or ( 4 ) as a ligand.
Figure 0004821015
(Wherein R 1 to R 3 represent a hydrogen atom or an alkyl group , R 4 represents an alkyl group, a phenyl group, a pyridyl group, a thiazolyl group, a pyrazolyl group or an amino group, and Z 2 together with a carbon atom and a nitrogen atom) Represents a nonmetallic atomic group necessary for forming a pyridyl group, a pyrazinyl group, a pyrimidinyl group, an oxazolyl group, a thiazolyl group, a pyrazolyl group or an imidazolyl group , and Ar represents a phenyl group, a thienyl group, a furyl group or a thiazolyl group. , M represents a hydrogen atom or a salt-forming cation, and n represents 0 or 1.)
一般式()で表される化合物の少なくとも1種を配位子として有する金属錯体を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
Figure 0004821015
(式中、R はアルキル基、フェニル基、ピリジル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、ピラジニル基又はアミノ基を表し、 及び炭素原子および窒素原子と共に、ピリジル基、ピラジニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ピラゾリル基又はイミダゾリル基を形成するために必要な非金属原子団を表し、Arはフェニル基、チエニル基、フリル基又はチアゾリル基を表し、Mは水素原子又は塩形成性陽イオンを表す。)
The semiconductor for photoelectric conversion materials characterized by including the metal complex which has at least 1 sort (s) of the compound represented by general formula ( 5 ) - ( 7 ) as a ligand.
Figure 0004821015
( Wherein R 4 represents an alkyl group, a phenyl group, a pyridyl group, a pyrazolyl group, a thiazolyl group, a pyrazinyl group or an amino group, and Z 1 and Z 2 together with a carbon atom and a nitrogen atom, a pyridyl group, a pyrazinyl group, an oxazolyl group) Represents a nonmetallic atomic group necessary for forming a group, thiazolyl group, pyrazolyl group or imidazolyl group , Ar represents a phenyl group, thienyl group, furyl group or thiazolyl group, and M represents a hydrogen atom or a salt-forming cation Represents .)
一般式8)で表される化合物を配位子として有する金属錯体を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
Figure 0004821015
(式中、R はアルキル基、フェニル基、ピリジル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、ピラジニル基又はアミノ基を表し、Arはフェニル基、チエニル基、フリル基又はチアゾリル基を表し、Mは水素原子又は塩形成性陽イオンを表す。)
Formula photoelectric conversion material for semiconductor, characterized in that it comprises a metal complex having as a ligand a compound represented by (8).
Figure 0004821015
(In the formula , R 4 represents an alkyl group, a phenyl group, a pyridyl group, a pyrazolyl group, a thiazolyl group, a pyrazinyl group or an amino group, Ar represents a phenyl group, a thienyl group, a furyl group or a thiazolyl group, and M represents a hydrogen atom. Or represents a salt-forming cation.)
前記金属錯体が、中心金属として、ルテニウムを有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体。 The semiconductor for photoelectric conversion materials according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal complex has ruthenium as a central metal. 前記光電変換材料用半導体に係る半導体が、金属酸化物もしくは金属硫化物半導体であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体。 The semiconductor for a photoelectric conversion material according to claim 1, wherein the semiconductor according to the semiconductor for a photoelectric conversion material is a metal oxide or a metal sulfide semiconductor. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体を含有する層が導電性支持体上に設けられていることを特徴とする光電変換素子。 A layer containing the semiconductor for a photoelectric conversion material according to claim 1 is provided on a conductive support. 請求項7に記載の光電変換素子、電荷移動層及び対向電極を有することを特徴とする太陽電池。 The photoelectric conversion element of Claim 7 has a charge-transfer layer and a counter electrode, The solar cell characterized by the above-mentioned.
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