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JP5969892B2 - Photosensitizing dye and dye-sensitized solar cell having the same - Google Patents
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Photosensitizing dye and dye-sensitized solar cell having the same Download PDF

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Description

本発明は、光増感色素及びこれを有する色素増感太陽電池に関する。   The present invention relates to a photosensitizing dye and a dye-sensitized solar cell having the same.

光電変換素子として、安価で、高い光電変換効率が得られることから色素増感太陽電池が注目されており、色素増感太陽電池に関して種々の開発が行われている。   As a photoelectric conversion element, a dye-sensitized solar cell is attracting attention because it is inexpensive and high photoelectric conversion efficiency can be obtained, and various developments have been made regarding the dye-sensitized solar cell.

色素増感太陽電池は一般に、作用極と、対極と、作用極及び対極の間に配置される電解質とを備えている。作用極は、酸化物半導体層を有しており、酸化物半導体層には光増感色素が吸着されている。   A dye-sensitized solar cell generally includes a working electrode, a counter electrode, and an electrolyte disposed between the working electrode and the counter electrode. The working electrode has an oxide semiconductor layer, and a photosensitizing dye is adsorbed to the oxide semiconductor layer.

色素増感太陽電池においては光電変換特性を向上させることが重要であり、そのために、例えば光増感色素に着目した種々の提案がなされている。   In the dye-sensitized solar cell, it is important to improve the photoelectric conversion characteristics. For this reason, various proposals focusing on, for example, a photosensitizing dye have been made.

例えば下記非特許文献1では、光増感色素としてN719と呼ばれるシス−ジ(チオシアネート)ビス(2,2’−ビピリジル−4,4’−ジカルボン酸)ルテニウム(II)のテトラ−n−ブチルアンモニウム塩が開示されており、この光増感色素を色素増感太陽電池に用いた場合、高い光電変換効率を有する色素増感太陽電池が得られることが開示されている。   For example, in the following non-patent document 1, tetra-n-butylammonium of cis-di (thiocyanate) bis (2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylic acid) ruthenium (II) called N719 as a photosensitizing dye. A salt is disclosed, and it is disclosed that when this photosensitizing dye is used in a dye-sensitized solar cell, a dye-sensitized solar cell having high photoelectric conversion efficiency can be obtained.

J.Am.Chem.Soc.,1993,115,6382−6390J. et al. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6382-6390.

ところで、色素増感太陽電池では、低照度下における光電変換効率に対する高照度下における光電変換効率の比が小さいことが望ましい。これは、低照度下における光電変換効率に対する高照度下における光電変換効率の比が大きいと、例えば照度が低い状態から高い状態に変化する際に、色素増感太陽電池において、急激に大きな電流が流れることとなり、色素増感太陽電池の耐久性が低下するおそれがあるためである。   By the way, in the dye-sensitized solar cell, it is desirable that the ratio of the photoelectric conversion efficiency under high illuminance to the photoelectric conversion efficiency under low illuminance is small. This is because when the ratio of photoelectric conversion efficiency under high illuminance to photoelectric conversion efficiency under low illuminance is large, for example, when the illuminance changes from a low state to a high state, a large current suddenly increases in the dye-sensitized solar cell. This is because it may flow and the durability of the dye-sensitized solar cell may decrease.

しかし、光増感色素としてN719を用いた色素増感太陽電池は、低照度下における光電変換効率に対する高照度下における光電変換効率の比の点で未だ改善の余地があった。   However, the dye-sensitized solar cell using N719 as a photosensitizing dye still has room for improvement in terms of the ratio of the photoelectric conversion efficiency under high illuminance to the photoelectric conversion efficiency under low illuminance.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、色素増感太陽電池に用いた場合に、色素増感太陽電池の低照度下における光電変換効率に対する高照度下における光電変換効率の比を十分に小さくさせることができる光増感色素およびこれを有する色素増感太陽電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and when used in a dye-sensitized solar cell, the ratio of the photoelectric conversion efficiency under high illuminance to the photoelectric conversion efficiency under low illuminance of the dye-sensitized solar cell is sufficient. It is an object of the present invention to provide a photosensitizing dye that can be made small and a dye-sensitized solar cell having the same.

本発明者は、上記課題を解決するために、色素増感太陽電池に用いた場合に、特に低照度下における光電変換効率を向上させることができる光増感色素を得ることができれば、その光増感色素を用いた色素増感太陽電池においては、低照度下における光電変換効率に対する高照度下における光電変換効率の比が十分に小さいものになるのではないか、と考え、鋭意検討を行った。   In order to solve the above problems, the present inventor, when used in a dye-sensitized solar cell, can obtain a photosensitizing dye that can improve the photoelectric conversion efficiency particularly under low illuminance. In dye-sensitized solar cells using sensitizing dyes, the ratio of photoelectric conversion efficiency under high illuminance to photoelectric conversion efficiency under low illuminance is considered to be sufficiently small, and intensive studies were conducted. It was.

先ず本発明者は、N719は、低照度下において励起される電子の寿命が十分に長くないため、N719を用いた色素増感太陽電池は、低照度下において取り出せる電子数が十分ではなく、低照度下における短絡電流の値が小さいのではないか、と考えた。   First, the present inventor suggested that N719 does not have a sufficiently long life of electrons excited under low illuminance, so that the dye-sensitized solar cell using N719 does not have a sufficient number of electrons that can be extracted under low illuminance. I thought that the value of the short-circuit current under illuminance might be small.

そこで、本発明者は、光増感色素に立体障害を有する基を導入することにより、光増感色素分子の会合を抑制し、光増感色素から励起される電子の寿命を十分に長くすることができるのではないか、と考えた。そして、励起される電子の寿命を十分に長くすることができれば、色素増感太陽電池から取り出せる電子数を十分に増加させることができ、その結果、低照度下における色素増感太陽電池の短絡電流の値を十分に増加させることができるのではないか、と考えた。   Therefore, the present inventor introduces a group having steric hindrance into the photosensitizing dye to suppress the association of the photosensitizing dye molecules and sufficiently extend the lifetime of the electrons excited from the photosensitizing dye. I thought that I could do it. If the lifetime of the excited electrons can be made sufficiently long, the number of electrons that can be extracted from the dye-sensitized solar cell can be increased sufficiently, and as a result, the short-circuit current of the dye-sensitized solar cell under low illuminance We thought that the value of could be increased sufficiently.

次に、本発明者は、N719のRu(II)錯体系光増感色素の紫外−可視吸光スペクトルにおいて、波長300〜400nmの近紫外領域におけるモル吸光係数が小さいことに着目した。   Next, the present inventor paid attention to the fact that the molar extinction coefficient in the near-ultraviolet region with a wavelength of 300 to 400 nm is small in the ultraviolet-visible absorption spectrum of the N719 Ru (II) complex-based photosensitizing dye.

そして、本発明者は、波長300〜400nmの近紫外領域においてモル吸光係数の大きい吸収ピークを有する基を光増感色素に導入することにより、光増感色素から励起される電子数を十分に増加させることができるのではないか、と考えた。そして、光増感色素から励起される電子数を十分に増加させることができれば、色素増感太陽電池から取り出せる電子数を十分に増加させることができ、その結果、低照度下における色素増感太陽電池の短絡電流の値を十分に増加させることができるのではないか、と考えた。   And this inventor fully introduce | transduced into the photosensitizing dye the group which has an absorption peak with a large molar extinction coefficient in the near-ultraviolet region with a wavelength of 300-400 nm, and the electron number excited from a photosensitizing dye is enough. I thought it could be increased. If the number of electrons excited from the photosensitizing dye can be increased sufficiently, the number of electrons that can be extracted from the dye-sensitized solar cell can be increased sufficiently. We thought that the value of the short circuit current of the battery could be increased sufficiently.

本発明者は上記の着想に基づき鋭意研究を行った結果、立体障害を有し、且つ波長300〜400nmの近紫外領域においてモル吸光係数の大きい吸収ピークを有する基を導入した光増感色素により、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive research based on the above idea, the present inventor has obtained a photosensitizing dye having a steric hindrance and a group having an absorption peak having a large molar extinction coefficient in the near-ultraviolet region having a wavelength of 300 to 400 nm. The present inventors have found that the above problems can be solved and have completed the present invention.

すなわち本発明は、下記一般式(1)で表される光増感色素である。

Figure 0005969892
(上記式(1)中、MはFe、Ru又はOsを表す。N−L−Nは下記一般式(2)〜(6)で表される二座の配位子を表す。ここで、X〜X はそれぞれ独立に、−CO基、−SO基、−P(=O)(OR)(OR)基、水素原子、ハロゲン基、炭素数1〜15の置換若しくは無置換の脂肪族炭化水素基、炭素数1〜15の置換若しくは無置換のアルコキシ基又は炭素数1〜15の置換若しくは無置換のチオアルコキシ基を表す。また、R〜Rはそれぞれ独立に水素原子又は1価の陽イオンを表す。そして、X〜Xのうち少なくとも1つは−CO基、−SO基又は−P(=O)(OR)(OR)基である。Zはベンゼン環の数が2又は3である置換又は無置換のポリアセン基を表す。また、Y及びYはそれぞれ独立に、−NCS基、ハロゲン基又は−CN基を表す。また、Y及びYは互いに結合して、下記一般式(7)で表され且つ2個の酸素原子にてMに配位するβ−ジケトナート配位子を形成してもよい。)
Figure 0005969892
Figure 0005969892
(上記式(7)中、R及びRはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜15の置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のヘテロ芳香族基又は−CH=CHRを表す。Rは置換若しくは無置換のアリール基又は置換若しくは無置換のヘテロ芳香族基を表す。)
That is, the present invention is a photosensitizing dye represented by the following general formula (1).
Figure 0005969892
(In the above formula (1), M represents Fe, Ru or Os. N-L-N represents a bidentate ligand represented by the following general formulas (2) to (6). X 1 to X 4 are each independently —CO 2 R 1 group, —SO 3 R 2 group, —P (═O) (OR 3 ) (OR 4 ) group, hydrogen atom, halogen group, carbon number 1 to 15 represents a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted thioalkoxy group having 1 to 15 carbon atoms, and R 1 to R. 4 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent cation, and at least one of X 1 to X 4 is —CO 2 R 1 group, —SO 3 R 2 group or —P (═O) ( oR 3) (oR 4) is .Z represents a substituted or unsubstituted number of benzene rings is 2 or 3 groups polyacetal Represents a group. Further, Y 1 and Y 2 each independently represent a -NCS group, a halogen group, or -CN group. Further, Y 1 and Y 2 are bonded to each other, the table the following general formula (7) And a β-diketonate ligand coordinated to M by two oxygen atoms may be formed.)
Figure 0005969892
Figure 0005969892
(In the above formula (7), R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted heteroaromatic group. A group or —CH═CHR 7. R 7 represents a substituted or unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted heteroaromatic group.

本発明の光増感色素によれば、色素増感太陽電池に用いた場合に、色素増感太陽電池の低照度下における光電変換効率に対する高照度下における光電変換効率の比を十分に小さくさせることができる。従って、上記光増感色素を用いた色素増感太陽電池において、照度が低い状態から高い状態に変化する際に、大きな電流が急激に流れることが十分に抑制され、色素増感太陽電池の耐久性が低下することを十分に抑制することができる。   According to the photosensitizing dye of the present invention, when used in a dye-sensitized solar cell, the ratio of the photoelectric conversion efficiency under high illuminance to the photoelectric conversion efficiency under low illuminance of the dye-sensitized solar cell is sufficiently reduced. be able to. Therefore, in the dye-sensitized solar cell using the photosensitizing dye, when the illuminance changes from a low state to a high state, it is sufficiently suppressed that a large current flows rapidly, and the durability of the dye-sensitized solar cell is improved. It is possible to sufficiently suppress the deterioration of the property.

前記光増感色素は、前記一般式(1)において、MがRuであることが好ましい。   In the photosensitizing dye, M in the general formula (1) is preferably Ru.

この光増感色素を色素増感太陽電池の光増感色素として用いると、色素増感太陽電池の耐久性が特に優れたものになる。   When this photosensitizing dye is used as a photosensitizing dye of a dye-sensitized solar cell, the durability of the dye-sensitized solar cell is particularly excellent.

前記光増感色素は、前記一般式(1)において、Y及びYが−NCS基であることが好ましい。 In the photosensitizing dye, in the general formula (1), Y 1 and Y 2 are preferably an —NCS group.

この光増感色素を色素増感太陽電池の光増感色素として用いると、色素増感太陽電池の光電変換効率が特に優れたものになる。   When this photosensitizing dye is used as the photosensitizing dye of the dye-sensitized solar cell, the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell is particularly excellent.

前記光増感色素は、前記一般式(1)〜(6)において、X〜Xがそれぞれ独立に水素原子又は−CO基であることが好ましい。 In the photosensitizing dye, in the general formulas (1) to (6), X 1 to X 4 are preferably each independently a hydrogen atom or a —CO 2 R 1 group.

この光増感色素を色素増感太陽電池の光増感色素として用いると、色素増感太陽電池の光電変換効率が特に優れたものになる。   When this photosensitizing dye is used as the photosensitizing dye of the dye-sensitized solar cell, the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell is particularly excellent.

また本発明は、透明基板及び前記透明基板上に設けられる透明導電膜を有する第1電極と、前記第1電極に対向する第2電極と、前記第1電極又は前記第2電極に設けられる酸化物半導体層と、前記第1電極及び前記第2電極の間に設けられる電解質と、前記酸化物半導体層に吸着される光増感色素と、を備え、前記光増感色素が、上述した光増感色素を含む色素増感太陽電池である。   The present invention also provides a first electrode having a transparent substrate and a transparent conductive film provided on the transparent substrate, a second electrode facing the first electrode, and an oxidation provided on the first electrode or the second electrode. An organic semiconductor layer, an electrolyte provided between the first electrode and the second electrode, and a photosensitizing dye adsorbed on the oxide semiconductor layer. It is a dye-sensitized solar cell containing a sensitizing dye.

本発明の色素増感太陽電池によれば、光増感色素が上述した光増感色素を含むことで、低照度下における光電変換効率に対する高照度下における光電変換効率の比を十分に小さくさせることができる。   According to the dye-sensitized solar cell of the present invention, the ratio of the photoelectric conversion efficiency under high illuminance to the photoelectric conversion efficiency under low illuminance is sufficiently reduced by including the above-described photosensitizing dye in the photosensitizing dye. be able to.

上記色素増感太陽電池は、前記酸化物半導体層に吸着される共吸着剤をさらに含むことが好ましい。   The dye-sensitized solar cell preferably further includes a co-adsorbent adsorbed on the oxide semiconductor layer.

この場合、酸化物半導体層に共吸着剤が吸着していない場合に比べて、酸化物半導体層から電解質への漏れ電流の量をより十分に抑制することが可能となり、開放電圧をより十分に増加させることができ、光電変換効率が特に優れたものになる。   In this case, compared to the case where the coadsorbent is not adsorbed on the oxide semiconductor layer, the amount of leakage current from the oxide semiconductor layer to the electrolyte can be more sufficiently suppressed, and the open circuit voltage can be more sufficiently reduced. The photoelectric conversion efficiency is particularly excellent.

本発明によれば、色素増感太陽電池に用いた場合に、色素増感太陽電池の低照度下における光電変換効率に対する高照度下における光電変換効率の比を十分に小さくさせることができる光増感色素およびこれを有する色素増感太陽電池が提供される。   According to the present invention, when used in a dye-sensitized solar cell, the photosensitization capable of sufficiently reducing the ratio of the photoelectric conversion efficiency under high illuminance to the photoelectric conversion efficiency under low illuminance of the dye-sensitized solar cell. A dye-sensitized dye and a dye-sensitized solar cell having the same are provided.

本発明の色素増感太陽電池の一実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the dye-sensitized solar cell of this invention. 本発明の光増感色素の合成経路を示す図である。It is a figure which shows the synthetic pathway of the photosensitizing dye of this invention. 本発明の光増感色素の合成経路を示す図である。It is a figure which shows the synthetic pathway of the photosensitizing dye of this invention. 実施例1及び比較例1に係る光増感色素の紫外可視(UV−vis)吸光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the ultraviolet visible (UV-vis) absorption spectrum of the photosensitizing dye which concerns on Example 1 and Comparative Example 1. FIG.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の色素増感太陽電池の一実施形態を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the dye-sensitized solar cell of the present invention.

図1に示すように、色素増感太陽電池100は、作用極10と、作用極10に対向する対極20と、作用極10及び対極20を連結する環状の封止部30とを備えており、作用極10、対極20及び封止部30によって形成されるセル空間には電解質40が充填されている。   As shown in FIG. 1, the dye-sensitized solar cell 100 includes a working electrode 10, a counter electrode 20 that faces the working electrode 10, and an annular sealing portion 30 that connects the working electrode 10 and the counter electrode 20. The cell space formed by the working electrode 10, the counter electrode 20, and the sealing portion 30 is filled with an electrolyte 40.

対極20は、導電性基板21と、導電性基板21の作用極10側に設けられて電解質40の還元に寄与する触媒層22とを備えている。   The counter electrode 20 includes a conductive substrate 21 and a catalyst layer 22 that is provided on the side of the working electrode 10 of the conductive substrate 21 and contributes to the reduction of the electrolyte 40.

一方、作用極10は、透明基板11及び透明基板11の上に設けられる透明導電膜12からなる透明導電性基板15と、透明導電性基板15の透明導電膜12の上に設けられる少なくとも1つの酸化物半導体層13とを有している。酸化物半導体層13は、封止部30の内側に配置されている。また酸化物半導体層13には、光増感色素及び共吸着剤が共に吸着されている。共吸着剤は、光増感色素同士の会合を減少させるためのものである。   On the other hand, the working electrode 10 includes a transparent substrate 11 and a transparent conductive substrate 15 formed of the transparent conductive film 12 provided on the transparent substrate 11 and at least one of the transparent conductive substrate 15 provided on the transparent conductive film 12. And an oxide semiconductor layer 13. The oxide semiconductor layer 13 is disposed inside the sealing portion 30. Further, both the photosensitizing dye and the co-adsorbent are adsorbed on the oxide semiconductor layer 13. The co-adsorbent is for reducing the association between the photosensitizing dyes.

上記光増感色素は、下記一般式(1)で表される光増感色素を含む。

Figure 0005969892
The photosensitizing dye includes a photosensitizing dye represented by the following general formula (1).
Figure 0005969892

上記式(1)中、MはFe、Ru又はOsを表す。N−L−Nは下記一般式(2)〜(6)で表される二座の配位子を表す。ここで、X〜X はそれぞれ独立に、−CO基、−SO基、−P(=O)(OR)(OR)基、水素原子、ハロゲン基、炭素数1〜15の置換若しくは無置換の脂肪族炭化水素基、炭素数1〜15の置換若しくは無置換のアルコキシ基又は炭素数1〜15の置換若しくは無置換のチオアルコキシ基を表す。また、R〜Rはそれぞれ独立に水素原子又は1価の陽イオンを表す。そして、X〜Xのうち少なくとも1つは−CO基、−SO基又は−P(=O)(OR)(OR)基である。Zはベンゼン環の数が2又は3である置換又は無置換のポリアセン基を表す。また、Y及びYはそれぞれ独立に、−NCS基、ハロゲン基又は−CN基を表す。また、Y及びYは互いに結合して、下記一般式(7)で表され且つ2個の酸素原子にてMに配位するβ−ジケトナート配位子を形成してもよい。

Figure 0005969892
Figure 0005969892
In said formula (1), M represents Fe, Ru, or Os. N-L-N represents a bidentate ligand represented by the following general formulas (2) to (6). Here, X 1 to X 4 are each independently —CO 2 R 1 group, —SO 3 R 2 group, —P (═O) (OR 3 ) (OR 4 ) group, hydrogen atom, halogen group, carbon A substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted thioalkoxy group having 1 to 15 carbon atoms. R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent cation. At least one of X 1 to X 4 is a —CO 2 R 1 group, a —SO 3 R 2 group, or a —P (═O) (OR 3 ) (OR 4 ) group. Z represents a substituted or unsubstituted polyacene group having 2 or 3 benzene rings. Y 1 and Y 2 each independently represent a —NCS group, a halogen group, or a —CN group. Y 1 and Y 2 may be bonded to each other to form a β-diketonate ligand represented by the following general formula (7) and coordinated to M by two oxygen atoms.
Figure 0005969892
Figure 0005969892

上記式(7)中、R及びRはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜15の置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のヘテロ芳香族基又は−CH=CHRを表す。Rは置換又は無置換のアリール基又は置換若しくは無置換のヘテロ芳香族基を表す。 In the above formula (7), R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted heteroaromatic group. or representing a -CH = CHR 7. R 7 represents a substituted or unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted heteroaromatic group.

上記一般式(1)で表される光増感色素は、サイズが大きく平面状であるポリアセン基Zが結合したビピリジン配位子を有しており、このビピリジン配位子において、ポリアセン基Zの分子平面がビピリジンの分子平面に対してねじれた立体配置をとっている。そのため、上記ビピリジン配位子由来の立体障害によってこの光増感色素同士の会合が十分に抑制される。したがって、上記一般式(1)で表される光増感色素から励起された電子の寿命は十分に長いものとなる。この結果、低照度下における色素増感太陽電池100の短絡電流の値は十分に増加する。   The photosensitizing dye represented by the general formula (1) has a bipyridine ligand to which a polyacene group Z having a large size and a planar shape is bonded, and in this bipyridine ligand, The molecular plane has a configuration that is twisted with respect to the molecular plane of bipyridine. Therefore, the association between the photosensitizing dyes is sufficiently suppressed by the steric hindrance derived from the bipyridine ligand. Therefore, the lifetime of electrons excited from the photosensitizing dye represented by the general formula (1) is sufficiently long. As a result, the value of the short-circuit current of the dye-sensitized solar cell 100 under low illuminance increases sufficiently.

また、上記一般式(1)で表される光増感色素は、N719においてモル吸光係数が小さかった波長300〜400nmの近紫外領域においてモル吸光係数の大きな吸収ピークを有するポリアセン基であるZを有している。そのため、上記一般式(1)で表される光増感色素が用いられた色素増感太陽電池から取り出せる電子数は十分に増加し、低照度下における色素増感太陽電池の短絡電流の値は十分に増加する。   The photosensitizing dye represented by the general formula (1) is a polyacene group Z having a large absorption peak with a molar extinction coefficient in the near ultraviolet region of a wavelength of 300 to 400 nm where the molar extinction coefficient is small in N719. Have. Therefore, the number of electrons that can be extracted from the dye-sensitized solar cell using the photosensitizing dye represented by the general formula (1) is sufficiently increased, and the value of the short-circuit current of the dye-sensitized solar cell under low illuminance is Increase enough.

したがって、色素増感太陽電池100によれば、光増感色素が、上記一般式(1)で表される光増感色素を含むことで、低照度下における光電変換効率に対する高照度下における光電変換効率の比を十分に小さくさせることができる。従って、上記光増感色素を用いた色素増感太陽電池100において、照度が低い状態から高い状態に変化する際に、大きな電流が急激に流れることが十分に抑制され、色素増感太陽電池100の耐久性が低下することを十分に抑制することができる。   Therefore, according to the dye-sensitized solar cell 100, the photosensitizing dye contains the photosensitizing dye represented by the general formula (1), so that the photoelectric conversion efficiency under high illuminance with respect to the photoelectric conversion efficiency under low illuminance. The ratio of conversion efficiency can be made sufficiently small. Therefore, in the dye-sensitized solar cell 100 using the photosensitizing dye, when the illuminance changes from a low state to a high state, it is sufficiently suppressed that a large current flows rapidly, and the dye-sensitized solar cell 100. It is possible to sufficiently suppress a decrease in durability.

また色素増感太陽電池100においては、酸化物半導体層13に光増感色素のほか、共吸着剤も吸着している。このため、酸化物半導体層13に共吸着剤が吸着していない場合に比べて、酸化物半導体層13から電解質40への漏れ電流の量をより十分に抑制することが可能となり、開放電圧をより十分に増加させることができ、光電変換特性をより十分に向上させることができる。   In the dye-sensitized solar cell 100, a co-adsorbent is adsorbed on the oxide semiconductor layer 13 in addition to the photosensitizing dye. For this reason, compared with the case where the coadsorbent is not adsorbed to the oxide semiconductor layer 13, it becomes possible to more sufficiently suppress the amount of leakage current from the oxide semiconductor layer 13 to the electrolyte 40, and to reduce the open-circuit voltage. It can increase more fully and can improve a photoelectric conversion characteristic more fully.

次に、作用極10、対極20、封止部30、電解質40、光増感色素及び共吸着剤について詳細に説明する。   Next, the working electrode 10, the counter electrode 20, the sealing part 30, the electrolyte 40, the photosensitizing dye, and the coadsorbent will be described in detail.

(作用極)
作用極10は、上述したように、透明基板11と、透明基板11の上に設けられる透明導電膜12と、透明導電膜12の上に設けられる少なくとも1つの酸化物半導体層13とを有している。
(Working electrode)
As described above, the working electrode 10 includes the transparent substrate 11, the transparent conductive film 12 provided on the transparent substrate 11, and at least one oxide semiconductor layer 13 provided on the transparent conductive film 12. ing.

透明基板11を構成する材料は、例えば透明な材料であればよく、このような透明な材料としては、例えばホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、白板ガラス、石英ガラスなどのガラス、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、及び、ポリエーテルスルフォン(PES)などが挙げられる。透明基板11の厚さは、色素増感太陽電池100のサイズに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば50〜40000μmの範囲にすればよい。   The material which comprises the transparent substrate 11 should just be a transparent material, for example, As such a transparent material, glass, such as borosilicate glass, soda lime glass, white plate glass, quartz glass, polyethylene terephthalate (PET), for example , Polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), and polyethersulfone (PES). The thickness of the transparent substrate 11 is appropriately determined according to the size of the dye-sensitized solar cell 100 and is not particularly limited, but may be, for example, in the range of 50 to 40,000 μm.

透明導電膜12を構成する材料としては、例えばスズ添加酸化インジウム(Indium−Tin−Oxide:ITO)、酸化スズ(SnO)、及び、フッ素添加酸化スズ(Fluorine−doped−Tin−Oxide:FTO)などの導電性金属酸化物が挙げられる。透明導電膜12は、単層でも、異なる導電性金属酸化物で構成される複数の層の積層体で構成されてもよい。透明導電膜12が単層で構成される場合、透明導電膜12は、高い耐熱性及び耐薬品性を有することから、FTOで構成されることが好ましい。透明導電膜12の厚さは例えば0.01〜2μmの範囲にすればよい。 Examples of the material constituting the transparent conductive film 12 include tin-doped indium oxide (Indium-Tin-Oxide: ITO), tin oxide (SnO 2 ), and fluorine-doped tin oxide (Fluorine-doped-Tin-Oxide: FTO). And conductive metal oxides such as The transparent conductive film 12 may be a single layer or a laminate of a plurality of layers made of different conductive metal oxides. When the transparent conductive film 12 is composed of a single layer, the transparent conductive film 12 is preferably composed of FTO because it has high heat resistance and chemical resistance. The thickness of the transparent conductive film 12 may be in the range of 0.01 to 2 μm, for example.

酸化物半導体層13は、酸化物半導体粒子で構成されている。酸化物半導体粒子は、例えば酸化チタン(TiO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化タングステン(WO)、酸化ニオブ(Nb)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、酸化スズ(SnO)、酸化インジウム(In)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化タリウム(Ta)、酸化ランタン(La)、酸化イットリウム(Y)、酸化ホルミウム(Ho)、酸化ビスマス(Bi)、酸化セリウム(CeO)、酸化アルミニウム(Al)又はこれらの2種以上で構成される。酸化物半導体層13の厚さは、例えば0.1〜100μmとすればよい。 The oxide semiconductor layer 13 is composed of oxide semiconductor particles. Examples of the oxide semiconductor particles include titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tungsten oxide (WO 3 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), and tin oxide (SnO 2 ). , Indium oxide (In 3 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), thallium oxide (Ta 2 O 5 ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), holmium oxide (Ho 2 O) 3 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), or two or more thereof. The thickness of the oxide semiconductor layer 13 may be 0.1 to 100 μm, for example.

(対極)
対極20は、上述したように、導電性基板21と、導電性基板21のうち作用極10側に設けられて電解質40の還元に寄与する導電性の触媒層22とを備えるものである。
(Counter electrode)
As described above, the counter electrode 20 includes the conductive substrate 21 and the conductive catalyst layer 22 provided on the working electrode 10 side of the conductive substrate 21 and contributing to the reduction of the electrolyte 40.

導電性基板21は、例えばチタン、ニッケル、白金、モリブデン、タングステン、アルミニウム、ステンレス等の耐食性の金属材料や、上述した透明基板11にITO、FTO等の導電性酸化物からなる膜を形成したもので構成される。導電性基板21の厚さは、色素増感太陽電池100のサイズに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば0.005〜4mmとすればよい。   The conductive substrate 21 is, for example, a corrosion-resistant metal material such as titanium, nickel, platinum, molybdenum, tungsten, aluminum, or stainless steel, or a film made of a conductive oxide such as ITO or FTO on the transparent substrate 11 described above. Consists of. The thickness of the conductive substrate 21 is appropriately determined according to the size of the dye-sensitized solar cell 100 and is not particularly limited, but may be, for example, 0.005 to 4 mm.

触媒層22は、白金、炭素系材料又は導電性高分子などから構成される。ここで、炭素系材料としては、カーボンナノチューブが好適に用いられる。   The catalyst layer 22 is composed of platinum, a carbon-based material, a conductive polymer, or the like. Here, carbon nanotubes are suitably used as the carbon-based material.

(封止部)
封止部30としては、例えば、変性ポリオレフィン樹脂、ビニルアルコール重合体などの熱可塑性樹脂、及び、紫外線硬化樹脂などの樹脂が挙げられる。変性ポリオレフィン樹脂としては、例えばアイオノマー、エチレン−ビニル酢酸無水物共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体およびエチレン−ビニルアルコール共重合体が挙げられる。これらの樹脂は単独で又は2種以上を組み合せて用いることができる。
(Sealing part)
Examples of the sealing portion 30 include thermoplastic resins such as modified polyolefin resins and vinyl alcohol polymers, and resins such as ultraviolet curable resins. Examples of modified polyolefin resins include ionomers, ethylene-vinyl acetic anhydride copolymers, ethylene-methacrylic acid copolymers, and ethylene-vinyl alcohol copolymers. These resins can be used alone or in combination of two or more.

(電解質)
電解質40は、例えばI/I などの酸化還元対と有機溶媒とを含んでいる。有機溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、バレロニトリル、ピバロニトリル、グルタロニトリル、メタクリロニトリル、イソブチロニトリル、フェニルアセトニトリル、アクリロニトリル、スクシノニトリル、オキサロニトリル、ペンタニトリル、アジポニトリルなどを用いることができる。酸化還元対としては、例えばI/I のほか、臭素/臭化物イオン、亜鉛錯体、鉄錯体、コバルト錯体などのレドックス対が挙げられる。また電解質40は、有機溶媒に代えて、イオン液体を用いてもよい。イオン液体としては、例えばピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、トリアゾリウム塩等の既知のヨウ素塩であって、室温付近で溶融状態にある常温溶融塩が用いられる。このような常温溶融塩としては、例えば、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムヨーダイド、1−エチル−3−プロピルイミダゾリウムヨーダイド、ジメチルイミダゾリウムアイオダイド、エチルメチルイミダゾリウムアイオダイド、ジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイド、ブチルメチルイミダゾリウムアイオダイド、又は、メチルプロピルイミダゾリウムアイオダイドが好適に用いられる。
(Electrolytes)
The electrolyte 40 contains a redox couple such as I / I 3 and an organic solvent. As an organic solvent, acetonitrile, methoxyacetonitrile, methoxypropionitrile, propionitrile, ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, valeronitrile, pivalonitrile, glutaronitrile, methacrylonitrile, isobutyronitrile, Phenylacetonitrile, acrylonitrile, succinonitrile, oxalonitrile, pentanitrile, adiponitrile and the like can be used. Examples of the redox pair include I / I 3 and redox pairs such as bromine / bromide ions, zinc complexes, iron complexes, and cobalt complexes. The electrolyte 40 may use an ionic liquid instead of the organic solvent. As the ionic liquid, for example, a known iodine salt such as a pyridinium salt, an imidazolium salt, or a triazolium salt, and a room temperature molten salt that is in a molten state near room temperature is used. Examples of such room temperature molten salts include 1-hexyl-3-methylimidazolium iodide, 1-ethyl-3-propylimidazolium iodide, dimethylimidazolium iodide, ethylmethylimidazolium iodide, and dimethylpropyl. Imidazolium iodide, butylmethylimidazolium iodide, or methylpropyl imidazolium iodide is preferably used.

また、電解質40は、上記有機溶媒に代えて、上記イオン液体と上記有機溶媒との混合物を用いてもよい。   In addition, the electrolyte 40 may use a mixture of the ionic liquid and the organic solvent instead of the organic solvent.

また電解質40には添加剤を加えることができる。添加剤としては、LiI、I、4−t−ブチルピリジン、グアニジウムチオシアネート、1−メチルベンゾイミダゾール、1-ブチルベンゾイミダゾールなどが挙げられる。 An additive can be added to the electrolyte 40. As the additive, LiI, I 2, 4- t- butylpyridine, guanidinium thiocyanate, 1-methylbenzimidazole, 1-butyl-benzimidazole and the like.

さらに電解質40としては、上記電解質にSiO、TiO、カーボンナノチューブなどのナノ粒子を混練してゲル様となった擬固体電解質であるナノコンポジットゲル電解質を用いてもよく、また、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド誘導体、アミノ酸誘導体などの有機系ゲル化剤を用いてゲル化した電解質を用いてもよい。 Further, as the electrolyte 40, a nano-composite gel electrolyte, which is a pseudo-solid electrolyte formed by kneading nanoparticles such as SiO 2 , TiO 2 , carbon nanotubes, etc. into the electrolyte, may be used, and polyvinylidene fluoride may be used. Alternatively, an electrolyte gelled with an organic gelling agent such as a polyethylene oxide derivative or an amino acid derivative may be used.

(光増感色素)
光増感色素は、上記一般式(1)で表される。
(Photosensitizing dye)
The photosensitizing dye is represented by the general formula (1).

上述したように、色素増感太陽電池100によれば、光増感色素が、上記一般式(1)で表される光増感色素を含むことで、低照度下における光電変換効率に対する高照度下における光電変換効率の比を十分に小さくさせることができる。   As described above, according to the dye-sensitized solar cell 100, the photosensitizing dye contains the photosensitizing dye represented by the general formula (1), so that high illuminance with respect to photoelectric conversion efficiency under low illuminance. The ratio of the photoelectric conversion efficiency below can be made sufficiently small.

また、上述したように、上記一般式(1)で表される光増感色素は立体障害を有するポリアセン基Zを有している。そして、配位結合M−Y及びM−Yは、このZによって立体的に保護されている。このことにより、上記光増感色素の配位子Y及びYはHOなどにより置換されにくくなっている。したがって、上記光増感色素および上記光増感色素を用いた色素増感太陽電池100は、耐久性に優れたものになる。 Further, as described above, the photosensitizing dye represented by the general formula (1) has a polyacene group Z having steric hindrance. The coordination bonds MY 1 and MY 2 are sterically protected by this Z. This makes it difficult for the ligands Y 1 and Y 2 of the photosensitizing dye to be replaced by H 2 O or the like. Therefore, the photosensitizing dye and the dye-sensitized solar cell 100 using the photosensitizing dye have excellent durability.

上記一般式(1)において、MはRuであることが好ましい。この場合、色素増感太陽電池100が作動する際に、光増感色素が光励起された後の電子移動過程において、発生するRuの酸化種が安定なものになるため、色素増感太陽電池100の耐久性が特に優れたものになる。   In the general formula (1), M is preferably Ru. In this case, when the dye-sensitized solar cell 100 is operated, the oxidized species of Ru generated in the electron transfer process after the photosensitized dye is photoexcited becomes stable, and thus the dye-sensitized solar cell 100. The durability is particularly excellent.

ポリアセン基Zとしては、例えば置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のアントラシル基などが挙げられる。   Examples of the polyacene group Z include a substituted or unsubstituted naphthyl group and a substituted or unsubstituted anthracyl group.

上記ポリアセン基Zが有する置換基としては、例えばハロゲン基、炭素数1〜15の炭化水素基、炭素数1〜15の置換若しくは無置換のアルコキシ基及び炭素数1〜15の置換若しくは無置換のチオアルコキシ基などが挙げられる。炭化水素基としては、置換又は無置換のフェニル基および炭素数1〜15の置換又は無置換の脂肪族炭化水素基などが挙げられる。   Examples of the substituent of the polyacene group Z include a halogen group, a hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted group having 1 to 15 carbon atoms. Examples include thioalkoxy groups. Examples of the hydrocarbon group include a substituted or unsubstituted phenyl group and a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms.

上記ハロゲン基としては、例えば−Cl基、−Br基及び−I基などが挙げられる。   Examples of the halogen group include a —Cl group, a —Br group, and a —I group.

また、フェニル基の置換基としては、例えばハロゲン基、ニトロ基、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数1〜15のアルコキシ基及び炭素数1〜15のチオアルコキシ基などが挙げられる。置換フェニル基の具体例としては、例えば3,4,5−トリメチルフェ二ル基、3,5−ジフルオロフェニル基などが挙げられる。   Moreover, as a substituent of a phenyl group, a halogen group, a nitro group, a C1-C15 alkyl group, a C1-C15 alkoxy group, a C1-C15 thioalkoxy group etc. are mentioned, for example. Specific examples of the substituted phenyl group include 3,4,5-trimethylphenyl group and 3,5-difluorophenyl group.

また、上記炭素数1〜15の脂肪族炭化水素基としては、例えば炭素数1〜15のアルキル基などが挙げられる。炭素数1〜15のアルキル基の具体例としては、tert−ブチル基などの分岐状アルキル基および−C19などの直鎖状アルキル基などが挙げられる。脂肪族炭化水素基の置換基としては、例えばハロゲン基、ニトロ基、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数1〜15のアルコキシ基及び炭素数1〜15のチオアルコキシ基などが挙げられる。 Moreover, as said C1-C15 aliphatic hydrocarbon group, a C1-C15 alkyl group etc. are mentioned, for example. Specific examples of the alkyl group having 1 to 15 carbon atoms include a branched alkyl group such as tert-butyl group and a linear alkyl group such as —C 9 H 19 . Examples of the substituent of the aliphatic hydrocarbon group include a halogen group, a nitro group, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms, and a thioalkoxy group having 1 to 15 carbon atoms.

また、上記炭素数1〜15のアルコキシ基の置換基としては、例えばハロゲン基、ニトロ基、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数1〜15のアルコキシ基及び炭素数1〜15のチオアルコキシ基などが挙げられる。   Examples of the substituent for the alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms include a halogen group, a nitro group, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms, and a thioalkoxy group having 1 to 15 carbon atoms. Group and the like.

また、上記炭素数1〜15のチオアルコキシ基の置換基としては、例えばハロゲン基、ニトロ基、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数1〜15のアルコキシ基及び炭素数1〜15のチオアルコキシ基などが挙げられる。   Examples of the substituent for the thioalkoxy group having 1 to 15 carbon atoms include a halogen group, a nitro group, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms, and a thio group having 1 to 15 carbon atoms. An alkoxy group etc. are mentioned.

上記ポリアセン基Zが有する置換基としては、特に−C19、tert−ブチル基又は3,4,5−トリメチルフェニル基が好ましい。この場合、上記ポリアセン基の立体障害が特に大きいものになり、光増感色素分子の会合が特に効果的に抑制される。 As the substituent that the polyacene group Z has, —C 9 H 19 , tert-butyl group, or 3,4,5-trimethylphenyl group is particularly preferable. In this case, the steric hindrance of the polyacene group becomes particularly large, and the association of the photosensitizing dye molecules is particularly effectively suppressed.

上述したように、上記一般式(1)において、N−L−Nは上記一般式(2)、(3)、(4)、(5)又は(6)で表される二座の配位子である。   As described above, in the general formula (1), N-L-N is a bidentate coordination represented by the general formula (2), (3), (4), (5) or (6). A child.

上記N−L−Nが上記一般式(2)で表される配位子である場合、光増感色素の有機溶媒への溶解性が特に優れたものになる。   When the N-L-N is a ligand represented by the general formula (2), the solubility of the photosensitizing dye in an organic solvent is particularly excellent.

また、上記N−L−Nが上記一般式(3)で表される配位子である場合、光増感色素は、1分子あたり2個のZを有するものになる。したがって、光増感色素分子の会合がさらに効果的に抑制される。また、光増感色素は、波長300〜400nmの近紫外領域においてモル吸光係数がさらに大きい吸収ピークを有するものになる。   Moreover, when said N-L-N is a ligand represented by the said General formula (3), a photosensitizing dye will have 2 Z per molecule. Therefore, the association of photosensitizing dye molecules is further effectively suppressed. The photosensitizing dye has an absorption peak with a larger molar extinction coefficient in the near-ultraviolet region with a wavelength of 300 to 400 nm.

また、上記N−L−Nが上記一般式(4)で表される配位子である場合、光増感色素は、さらに波長300〜600nmの領域において、吸収ピークを有するものになる。   Moreover, when said N-L-N is a ligand represented by the said General formula (4), a photosensitizing dye will have an absorption peak further in the wavelength range of 300-600 nm.

また、上記N−L−Nが上記一般式(5)で表される配位子である場合、光増感色素は、さらに波長800〜1000nmの領域において、吸収ピークを有するものになる。   Moreover, when the said N-L-N is a ligand represented by the said General formula (5), a photosensitizing dye will have an absorption peak further in the wavelength range of 800-1000 nm.

また、上記N−L−Nが上記一般式(6)で表される配位子である場合、光増感色素は、上記N−L−Nが上記一般式(5)で表される配位子である場合と同様に、さらに波長800〜1000nmの領域において、吸収ピークを有するものになる。また、この場合、光増感色素は、1分子あたり2個のキノリン部位を有することになる。したがって、波長800〜1000nmの吸収ピークの吸光度が、上記N−L−Nが上記一般式(5)で表される配位子である場合と比べ、さらに大きいものになる。   Further, when the NL—N is a ligand represented by the general formula (6), the photosensitizing dye has a configuration in which the NL—N is represented by the general formula (5). Similar to the case of a ligand, it has an absorption peak in a wavelength region of 800 to 1000 nm. In this case, the photosensitizing dye has two quinoline sites per molecule. Therefore, the absorbance at the absorption peak at a wavelength of 800 to 1000 nm is even greater than when N-L-N is a ligand represented by the general formula (5).

上述したように、上記一般式(1)〜(6)において、X〜X はそれぞれ独立に、−CO基、−SO基、−P(=O)(OR)(OR)基、水素原子、ハロゲン基、炭素数1〜15の置換若しくは無置換の脂肪族炭化水素基、炭素数1〜15の置換若しくは無置換のアルコキシ基又は炭素数1〜15の置換若しくは無置換のチオアルコキシ基を表す。 As described above, in the general formulas (1) to (6), X 1 to X 4 are each independently —CO 2 R 1 group, —SO 3 R 2 group, —P (═O) (OR 3 ). ) (OR 4 ) group, hydrogen atom, halogen group, substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms, or 1 to 15 carbon atoms A substituted or unsubstituted thioalkoxy group is represented.

上記ハロゲン基としては、例えば−Cl基、−Br基及び−I基などが挙げられる。   Examples of the halogen group include a —Cl group, a —Br group, and a —I group.

また、上記炭素数1〜15の脂肪族炭化水素基としては、例えばアルキル基などが挙げられる。脂肪族炭化水素基の置換基としては、例えばハロゲン基、ニトロ基、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数1〜15のアルコキシ基及び炭素数1〜15のチオアルコキシ基などが挙げられる。   Moreover, as said C1-C15 aliphatic hydrocarbon group, an alkyl group etc. are mentioned, for example. Examples of the substituent of the aliphatic hydrocarbon group include a halogen group, a nitro group, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms, and a thioalkoxy group having 1 to 15 carbon atoms.

また、上記炭素数1〜15のアルコキシ基の置換基としては、例えばハロゲン基、ニトロ基、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数1〜15のアルコキシ基及び炭素数1〜15のチオアルコキシ基などが挙げられる。   Examples of the substituent for the alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms include a halogen group, a nitro group, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms, and a thioalkoxy group having 1 to 15 carbon atoms. Group and the like.

また、上記炭素数1〜15のチオアルコキシ基の置換基としては、例えばハロゲン基、ニトロ基、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数1〜15のアルコキシ基及び炭素数1〜15のチオアルコキシ基などが挙げられる。   Examples of the substituent for the thioalkoxy group having 1 to 15 carbon atoms include a halogen group, a nitro group, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms, and a thio group having 1 to 15 carbon atoms. An alkoxy group etc. are mentioned.

上記R〜Rはそれぞれ独立に水素原子又は1価の陽イオンを表す。そして、X〜Xのうち少なくとも1つは−CO基、−SO基又は−P(=O)(OR)(OR)基である。 R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent cation. At least one of X 1 to X 4 is a —CO 2 R 1 group, a —SO 3 R 2 group, or a —P (═O) (OR 3 ) (OR 4 ) group.

ここで上記1価の陽イオンとしては、例えばLi、Na、K、Rb、Csなどの金属の陽イオン及び下記一般式(8)で表されるアンモニウムイオンなどが挙げられる。

Figure 0005969892
Examples of the monovalent cation include metal cations such as Li + , Na + , K + , Rb + , and Cs +, and ammonium ions represented by the following general formula (8).
Figure 0005969892

上記式(8)中、R〜R11はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素原子数1〜15の置換若しくは無置換の脂肪族炭化水素基を表す。ここで、脂肪族炭化水素基としては、例えばアルキル基などが挙げられる。脂肪族炭化水素基の置換基としては、例えばハロゲン基、ニトロ基、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数1〜15のアルコキシ基及び炭素数1〜15のチオアルコキシ基などが挙げられる。 In said formula (8), R < 8 > -R < 11 > represents a hydrogen atom or a C1-C15 substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group each independently. Here, examples of the aliphatic hydrocarbon group include an alkyl group. Examples of the substituent of the aliphatic hydrocarbon group include a halogen group, a nitro group, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms, and a thioalkoxy group having 1 to 15 carbon atoms.

ここで、R、R、R10及びR11の全てがブチル基であることが好ましい。この場合、上記光増感色素の有機溶媒への溶解性が良好になる。 Here, it is preferable that all of R 8 , R 9 , R 10 and R 11 are butyl groups. In this case, the solubility of the photosensitizing dye in an organic solvent is improved.

上記X〜Xはそれぞれ独立に水素原子又は−CO基であることが好ましい。この場合、色素増感太陽電池100の光電変換効率を特に効果的に向上させることができる。 X 1 to X 4 are preferably each independently a hydrogen atom or a —CO 2 R 1 group. In this case, the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell 100 can be particularly effectively improved.

上述したように、上記一般式(1)中、Y及びYはそれぞれ独立に、−NCS基、ハロゲン基又は−CN基を表す。また、Y及びYは互いに結合して、上記一般式(7)で表され且つ2個の酸素原子にてMに配位するβ−ジケトナート配位子を形成してもよい。 As described above, in the general formula (1), Y 1 and Y 2 each independently represent a —NCS group, a halogen group, or a —CN group. Y 1 and Y 2 may be bonded to each other to form a β-diketonate ligand represented by the general formula (7) and coordinated to M by two oxygen atoms.

上記ハロゲン基としては、例えば−Cl基、−Br基及び−I基などが挙げられる。   Examples of the halogen group include a —Cl group, a —Br group, and a —I group.

また、上記一般式(7)で表され且つ2個の酸素原子にてMに配位するβ−ジケトナート配位子において、R及びRはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜15の置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のヘテロ芳香族基又は−CH=CHRを表す。Rは置換若しくは無置換のアリール基又は置換若しくは無置換のヘテロ芳香族基を表す。 In the β-diketonate ligand represented by the above general formula (7) and coordinated to M by two oxygen atoms, R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, having 1 to 15 carbon atoms. It represents a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted heteroaromatic group, or —CH═CHR 7 . R 7 represents a substituted or unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted heteroaromatic group.

上記ヘテロ芳香族基としては、例えばチオフェニル基、ベンゾチオフェニル基、チエノチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基などの硫黄原子含有ヘテロ芳香族基、ピリジル基、ピリミジル基、キノリル基、インドリル基などの窒素原子含有ヘテロ芳香族基、フリル基、ベンゾフリル基などの酸素原子含有ヘテロ芳香族基などが挙げられる。   Examples of the heteroaromatic group include sulfur atom-containing heteroaromatic groups such as thiophenyl group, benzothiophenyl group, thienothiophenyl group, and dibenzothiophenyl group, nitrogen such as pyridyl group, pyrimidyl group, quinolyl group, and indolyl group. An oxygen atom-containing heteroaromatic group such as an atom-containing heteroaromatic group, a furyl group, or a benzofuryl group is exemplified.

また、上記一般式(1)中、Y1及びYは−NCS基であることが好ましい。この場合、光増感色素は、モル吸光係数の大きい吸収ピークを有するため、色素増感太陽電池100の光電変換効率を効果的に向上させることができる。 In the general formula (1), Y 1 and Y 2 are preferably —NCS groups. In this case, since the photosensitizing dye has an absorption peak having a large molar extinction coefficient, the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell 100 can be effectively improved.

ここで、上記の光増感色素の合成方法について図2及び図3を用いて詳細に説明する。図2及び図3は、本発明の光増感色素の合成経路を表す図である。   Here, the method for synthesizing the photosensitizing dye will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3 are diagrams showing the synthesis route of the photosensitizing dye of the present invention.

図2に示すように、一般式(1)においてY及びYが共にYである光増感色素、すなわち一般式(14)で表される光増感色素を合成する場合には、一般式(9)又は(10)で表される原料金属塩を、一般式(11)で表されるZ置換ビピリジン配位子と反応させて、一般式(12)で表される中間体を得た後、この中間体と一般式(13)で表される二座配位子N−L−Nとを反応させればよい。ここで、Yは、−Cl基、−Br基、−I基等のハロゲン基を表す。また、一般式(12)における「Solv」は、Mに配位した溶媒分子を表す。 As shown in FIG. 2, when synthesizing a photosensitizing dye in which Y 1 and Y 2 are both Y 3 in the general formula (1), that is, a photosensitizing dye represented by the general formula (14), By reacting the starting metal salt represented by the general formula (9) or (10) with the Z-substituted bipyridine ligand represented by the general formula (11), an intermediate represented by the general formula (12) is obtained. After being obtained, this intermediate may be reacted with the bidentate ligand N—L—N represented by the general formula (13). Here, Y 3 represents a halogen group such as a —Cl group, a —Br group, and a —I group. “Solv” in the general formula (12) represents a solvent molecule coordinated to M.

ここで、一般式(9)で表される原料金属塩は、一般式(1)においてMがFeである場合に用いられる。また、一般式(10)で表される原料金属塩は、一般式(1)においてMがRu又はOsである場合に用いられる。MがRuである場合、一般式(10)で表される原料金属塩としては、ジハロ(シメン)ルテニウムダイマーを用いることが好ましく、MがOsである場合は、ジハロ(シメン)オスミウムダイマーを用いることが好ましい。   Here, the raw material metal salt represented by the general formula (9) is used when M is Fe in the general formula (1). The raw material metal salt represented by the general formula (10) is used when M is Ru or Os in the general formula (1). When M is Ru, it is preferable to use a dihalo (cymene) ruthenium dimer as the starting metal salt represented by the general formula (10), and when M is Os, a dihalo (cymene) osmium dimer is used. It is preferable.

一般式(11)で表されるZ置換ビピリジン配位子は、クロスカップリングなどの公知の合成方法により合成することができる。   The Z-substituted bipyridine ligand represented by the general formula (11) can be synthesized by a known synthesis method such as cross coupling.

また、一般式(13)で表される二座配位子N−L−Nも同様に、クロスカップリングなどの公知の合成方法により合成することができる。   Similarly, the bidentate ligand N-L-N represented by the general formula (13) can also be synthesized by a known synthesis method such as cross coupling.

さらに図3に示すように、一般式(1)においてY及びYが共にYである光増感色素、すなわち一般式(16)で表される光増感色素を合成する場合には、上記一般式(14)で表される光増感色素(14)と一般式(15)で表されるテトラアルキルアンモニウム塩(R12NYとを反応させることにより、YをYに置換させればよい。ここで、Yは、−NCS基又は−CN基を表す。またR12はメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基を表す。また、異なる種類のテトラアルキルアンモニウム塩(R12NYを上記一般式(14)で表される光増感色素と順次反応させることにより、一般式(16)で表される光増感色素においてMに配位した2個のYを互いに異なるものとすることができる。 Further, as shown in FIG. 3, when synthesizing a photosensitizing dye in which Y 1 and Y 2 are both Y 4 in the general formula (1), that is, a photosensitizing dye represented by the general formula (16). By reacting the photosensitizing dye (14) represented by the general formula (14) with the tetraalkylammonium salt (R 12 ) 4 NY 4 represented by the general formula (15), Y 3 is converted into Y 4 may be substituted. Here, Y 4 represents a -NCS group or -CN group. R 12 represents an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group. Further, different types of tetraalkylammonium salts (R 12 ) 4 NY 4 are sequentially reacted with a photosensitizing dye represented by the above general formula (14) to thereby cause photosensitization represented by the general formula (16). Two Y 4 coordinated to M in the dye may be different from each other.

また、図2に示すように、一般式(14)で表される光増感色素を合成する際には、一般式(14)で表される光増感色素の前駆体、すなわち一般式(12)で表される中間体は、原料金属塩(9)又は(10)と一般式(11)で表されるZ置換ビピリジン配位子とを反応させる段階で、一般式(12’)で表される幾何異性体との混合物として得られる。したがって、この混合物と一般式(13)で表される二座配位子N−L−Nとを反応させると、一般式(14)で表される光増感色素と一般式(14’)で表される幾何異性体との混合物(以下、「混合物A」と呼ぶ)が得られる。また、図3に示すように、この混合物Aと、一般式(15)で表されるテトラアルキルアンモニウム塩(R12NYとを反応させると、一般式(16)で表される光増感色素と一般式(16’)で表される幾何異性体との混合物(以下、「混合物B」と呼ぶ)が得られる。上記混合物Aおよび混合物Bは、公知の精製方法により分離することができる。光増感色素は、一般式(14)又は(16)で表される光増感色素を含んでいればよい。従って、光増感色素は、混合物Aで構成されてもよいし、混合物Bで構成されてもよい。 As shown in FIG. 2, when the photosensitizing dye represented by the general formula (14) is synthesized, the precursor of the photosensitizing dye represented by the general formula (14), that is, the general formula ( The intermediate represented by 12) is a step in which the starting metal salt (9) or (10) is reacted with the Z-substituted bipyridine ligand represented by the general formula (11) in the general formula (12 ′). Obtained as a mixture with the represented geometric isomer. Therefore, when this mixture is reacted with the bidentate ligand N—L—N represented by the general formula (13), the photosensitizing dye represented by the general formula (14) and the general formula (14 ′) A mixture with the geometric isomer represented by the formula (hereinafter referred to as “mixture A”) is obtained. As shown in FIG. 3, when this mixture A is reacted with a tetraalkylammonium salt (R 12 ) 4 NY 4 represented by the general formula (15), the light represented by the general formula (16) is obtained. A mixture of the sensitizing dye and the geometric isomer represented by the general formula (16 ′) (hereinafter referred to as “mixture B”) is obtained. The mixture A and the mixture B can be separated by a known purification method. The photosensitizing dye should just contain the photosensitizing dye represented by General formula (14) or (16). Therefore, the photosensitizing dye may be composed of the mixture A or the mixture B.

(共吸着剤)
共吸着剤は、上記光増感色素同士の会合を抑制するものであればよいが、共吸着剤としては下記一般式(17)で表される有機化合物又はその塩が用いられてもよい。ここで、有機化合物は非金属原子のみで構成される。

Figure 0005969892
(Co-adsorbent)
The coadsorbent is not particularly limited as long as it suppresses the association of the photosensitizing dyes. As the coadsorbent, an organic compound represented by the following general formula (17) or a salt thereof may be used. Here, the organic compound is composed of only nonmetallic atoms.
Figure 0005969892

上記式(17)中、nは0〜5の整数を表し、R14は、ステロイド骨格を有する一価の基を表す。 In the above formula (17), n represents an integer of 0 to 5, and R 14 represents a monovalent group having a steroid skeleton.

nは好ましくは0〜2の整数である。   n is preferably an integer of 0 to 2.

ステロイド骨格を有する一価の基としては、例えば下記一般式(18)で表される一価の基が用いられる。

Figure 0005969892
As the monovalent group having a steroid skeleton, for example, a monovalent group represented by the following general formula (18) is used.
Figure 0005969892

上記式(10)中、R15、R16及びR17はそれぞれ独立に、水素原子又は水酸基を表す。 In the above formula (10), R 15 , R 16 and R 17 each independently represents a hydrogen atom or a hydroxyl group.

ステロイド骨格を有する共吸着剤の具体例としては、例えばデオキシコール酸、ケノデオキシコール酸、コール酸、ヒオデオキシコール酸及びこれらの塩などが挙げられる。   Specific examples of the coadsorbent having a steroid skeleton include deoxycholic acid, chenodeoxycholic acid, cholic acid, hyodeoxycholic acid, and salts thereof.

光増感色素に対する共吸着剤のモル比は通常、0.5〜200であり、好ましくは10〜100である。光増感色素に対する共吸着剤のモル比が上記範囲内にあると、上記範囲を外れる場合に比べて、漏れ電流をより効果的に低減することができると共に、発電電流をより増加させることができる。   The molar ratio of the co-adsorbent to the photosensitizing dye is usually 0.5 to 200, preferably 10 to 100. When the molar ratio of the co-adsorbent to the photosensitizing dye is within the above range, the leakage current can be more effectively reduced and the generated current can be further increased as compared with a case outside the above range. it can.

次に、上述した色素増感太陽電池100の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the dye-sensitized solar cell 100 described above will be described.

まず1つの透明基板11の上に、透明導電膜12を形成してなる透明導電性基板15を用意する。   First, a transparent conductive substrate 15 formed by forming a transparent conductive film 12 on one transparent substrate 11 is prepared.

透明導電膜12の形成方法としては、スパッタ法、蒸着法、スプレー熱分解法(SPD:Spray Pyrolysis Deposition)及びCVD法などが用いられる。   As a method for forming the transparent conductive film 12, a sputtering method, a vapor deposition method, a spray pyrolysis (SPD) method, a CVD method, or the like is used.

次に、透明導電膜12の上に、酸化物半導体層13を形成する。酸化物半導体層13は、酸化物半導体粒子を含む多孔質酸化物半導体層形成用ペーストを印刷した後、焼成して形成する。   Next, the oxide semiconductor layer 13 is formed over the transparent conductive film 12. The oxide semiconductor layer 13 is formed by printing a porous oxide semiconductor layer forming paste containing oxide semiconductor particles, followed by firing.

酸化物半導体層形成用ペーストは、上述した酸化物半導体粒子のほか、ポリエチレングリコールなどの樹脂及び、テレピネオールなどの溶媒を含む。   The oxide semiconductor layer forming paste includes a resin such as polyethylene glycol and a solvent such as terpineol in addition to the oxide semiconductor particles described above.

酸化物半導体層形成用ペーストの印刷方法としては、例えばスクリーン印刷法、ドクターブレード法、又は、バーコート法などを用いることができる。   As a method for printing the oxide semiconductor layer forming paste, for example, a screen printing method, a doctor blade method, a bar coating method, or the like can be used.

焼成温度は酸化物半導体粒子の材質により異なるが、通常は350〜600℃であり、焼成時間も、酸化物半導体粒子の材質により異なるが、通常は1〜5時間である。   The firing temperature varies depending on the material of the oxide semiconductor particles, but is usually 350 to 600 ° C., and the firing time also varies depending on the material of the oxide semiconductor particles, but is usually 1 to 5 hours.

こうして作用極10が得られる。   Thus, the working electrode 10 is obtained.

次に、作用極10の酸化物半導体層13の表面に、上記のようにして合成された光増感色素を吸着させる。このためには、作用極10を、光増感色素を含有する溶液の中に浸漬させ、その光増感色素を酸化物半導体層13に吸着させた後に上記溶液の溶媒成分で余分な光増感色素を洗い流し、乾燥させることで、光増感色素を酸化物半導体層13に吸着させればよい。但し、光増感色素を含有する溶液を酸化物半導体層13に塗布した後、乾燥させることによって光増感色素を酸化物半導体層13に吸着させてもよい。   Next, the photosensitizing dye synthesized as described above is adsorbed on the surface of the oxide semiconductor layer 13 of the working electrode 10. For this purpose, the working electrode 10 is immersed in a solution containing a photosensitizing dye, the photosensitizing dye is adsorbed on the oxide semiconductor layer 13, and then the excess photosensitizer is added with the solvent component of the solution. The photosensitizing dye may be adsorbed to the oxide semiconductor layer 13 by washing away the dye and drying it. However, the photosensitizing dye may be adsorbed to the oxide semiconductor layer 13 by applying a solution containing the photosensitizing dye to the oxide semiconductor layer 13 and then drying the solution.

次に、作用極10の酸化物半導体層13の表面に、上述した共吸着剤を吸着させる。このためには、作用極10を、共吸着剤を含有する溶液の中に浸漬させ、その共吸着剤を酸化物半導体層13に吸着させた後に上記溶液の溶媒成分で余分な共吸着剤を洗い流し、乾燥させることで、共吸着剤を酸化物半導体層13の表面に吸着させればよい。但し、共吸着剤を含有する溶液を酸化物半導体層13に塗布した後、乾燥させることによって共吸着剤を酸化物半導体層13に吸着させてもよい。   Next, the coadsorbent described above is adsorbed on the surface of the oxide semiconductor layer 13 of the working electrode 10. For this purpose, the working electrode 10 is immersed in a solution containing a co-adsorbent, the co-adsorbent is adsorbed on the oxide semiconductor layer 13, and then the extra co-adsorbent is removed with the solvent component of the solution. The co-adsorbent may be adsorbed on the surface of the oxide semiconductor layer 13 by washing and drying. However, the coadsorbent may be adsorbed to the oxide semiconductor layer 13 by applying a solution containing the coadsorbent to the oxide semiconductor layer 13 and then drying the solution.

このとき、共吸着剤は、酸化物半導体層13の表面において、光増感色素が吸着していない領域に吸着されることになる。   At this time, the co-adsorbent is adsorbed on the surface of the oxide semiconductor layer 13 in a region where the photosensitizing dye is not adsorbed.

なお、共吸着剤は、光増感色素と混合し、同時に酸化物半導体層13の表面に吸着させてもよい。この場合、酸化物半導体層13を、光増感色素及び共吸着剤を含む溶液中に浸漬すればよい。このとき、溶液中における酸化物半導体層13の浸漬時間は、好ましくは10〜48時間であり、より好ましくは15〜25時間である。   Note that the co-adsorbent may be mixed with a photosensitizing dye and simultaneously adsorbed on the surface of the oxide semiconductor layer 13. In this case, the oxide semiconductor layer 13 may be immersed in a solution containing a photosensitizing dye and a coadsorbent. At this time, the immersion time of the oxide semiconductor layer 13 in the solution is preferably 10 to 48 hours, and more preferably 15 to 25 hours.

次に、酸化物半導体層13の上に電解質40を配置する。電解質40は、例えばスクリーン印刷等の印刷法によって配置することが可能である。   Next, the electrolyte 40 is disposed on the oxide semiconductor layer 13. The electrolyte 40 can be disposed by a printing method such as screen printing.

次に、環状の封止部形成体を準備する。封止部形成体は、例えば封止用樹脂フィルムを用意し、その封止用樹脂フィルムに1つの四角形状の開口を形成することによって得ることができる。   Next, an annular sealing portion forming body is prepared. The sealing part forming body can be obtained, for example, by preparing a sealing resin film and forming one rectangular opening in the sealing resin film.

そして、この封止部形成体を、作用極10の上に接着させる。このとき、封止部形成体の作用極10への接着は、例えば封止部形成体を加熱溶融させることによって行うことができる。   Then, the sealing portion forming body is bonded onto the working electrode 10. At this time, adhesion of the sealing portion forming body to the working electrode 10 can be performed by, for example, heating and melting the sealing portion forming body.

次に、対極20を用意し、封止部形成体の開口を塞ぐように配置した後、封止部形成体と貼り合わせる。このとき、対極20にも予め封止部形成体を接着させておき、この封止部形成体を作用極10側の封止部形成体と貼り合せてもよい。対極20の封止部形成体への貼合せは、大気圧下で行っても減圧下で行ってもよいが、減圧下で行うことが好ましい。   Next, the counter electrode 20 is prepared and disposed so as to close the opening of the sealing portion forming body, and then bonded to the sealing portion forming body. At this time, the sealing portion forming body may be bonded to the counter electrode 20 in advance, and the sealing portion forming body may be bonded to the sealing portion forming body on the working electrode 10 side. Lamination of the counter electrode 20 to the sealing portion forming body may be performed under atmospheric pressure or under reduced pressure, but is preferably performed under reduced pressure.

以上のようにして色素増感太陽電池100が得られる。   The dye-sensitized solar cell 100 is obtained as described above.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、透明導電性基板15の透明導電膜12上に多孔質酸化物半導体層13が設けられ、こちら側から受光する構造となっているが、多孔質酸化物半導体層13が形成される基材に不透明な材料(例えば金属基板)を用い、対極20を形成する基材に透明な材料を用いて対極側から受光する構造をとっても構わず、さらに、両面から受光する構造としても構わない。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the porous oxide semiconductor layer 13 is provided on the transparent conductive film 12 of the transparent conductive substrate 15 to receive light from this side, but the porous oxide semiconductor layer 13 is formed. An opaque material (for example, a metal substrate) may be used for the base material to be formed, a transparent material may be used for the base material for forming the counter electrode 20, and a structure for receiving light from the counter electrode side may be employed. I do not care.

また上記実施形態では作用極10の酸化物半導体層13の表面に共吸着剤が吸着されているが、共吸着剤は必ずしも用いられなくてもよい。   In the above embodiment, the co-adsorbent is adsorbed on the surface of the oxide semiconductor layer 13 of the working electrode 10, but the co-adsorbent is not necessarily used.

さらに上記実施形態では、光増感色素は、上記一般式(1)で表される光増感色素を含んでいるが、この光増感色素を第1光増感色素として、第1光増感色素と異なる第2光増感色素をさらに含んでいてもよい。   Furthermore, in the said embodiment, although the photosensitizing dye contains the photosensitizing dye represented by the said General formula (1), this 1st photosensitizing dye is used as this 1st photosensitizing dye. A second photosensitizing dye different from the sensitive dye may be further contained.

ここで、第2光増感色素としては、第1光増感色素の吸収ピーク波長よりも短波長側に吸収ピークを有する光増感色素が好ましい。   Here, as the second photosensitizing dye, a photosensitizing dye having an absorption peak on a shorter wavelength side than the absorption peak wavelength of the first photosensitizing dye is preferable.

第2光増感色素の吸収ピーク波長は、第1光増感色素の吸収ピーク波長よりも短波長側にあることが好ましい。この場合、光電変換特性をより向上させることができる。ここで、第2光増感色素の吸収ピーク波長は、好ましくは300〜500nmであり、より好ましくは300〜450nmである。   The absorption peak wavelength of the second photosensitizing dye is preferably on the shorter wavelength side than the absorption peak wavelength of the first photosensitizing dye. In this case, the photoelectric conversion characteristics can be further improved. Here, the absorption peak wavelength of the second photosensitizing dye is preferably 300 to 500 nm, and more preferably 300 to 450 nm.

このような第2光増感色素としては、その吸収ピーク波長におけるモル吸光係数が、第1光増感色素の吸収ピーク波長におけるモル吸光係数よりも大きいものが好ましく用いられる。この場合、広い波長領域にわたってより優れた吸光特性を有することが可能となる。   As such a second photosensitizing dye, those having a molar extinction coefficient at the absorption peak wavelength larger than the molar extinction coefficient at the absorption peak wavelength of the first photosensitizing dye are preferably used. In this case, it is possible to have more excellent light absorption characteristics over a wide wavelength region.

このような第2光増感色素としては、下記一般式(19)で表される色素が用いられる。

Figure 0005969892
As such a second photosensitizing dye, a dye represented by the following general formula (19) is used.
Figure 0005969892

上記式(19)中、R18及びR19はそれぞれ独立に、水素原子、−CN、−COOH、又は炭素原子数1〜5の炭化水素基を表し、R20、R21、R23及びR24はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素原子数1〜5の炭化水素基を表し、R22は炭素原子数1〜5のアルコキシ基で置換されたフェニル基、又は下記一般式(20)で表される置換基を表す。R23及びR24は互いに結合して5員環又は6員環を形成してもよい。

Figure 0005969892
In the above formula (19), in each of R 18 and R 19 independently represent a hydrogen atom, -CN, -COOH, or a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, R 20, R 21, R 23 and R 24 each independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, and R 22 is a phenyl group substituted with an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, or represented by the following general formula (20). Represents a substituent. R 23 and R 24 may combine with each other to form a 5-membered ring or a 6-membered ring.
Figure 0005969892

上記式(20)中、R25、R26、R27及びR28はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜5の炭化水素基を表す。 In the above formula (20), R 25 , R 26 , R 27 and R 28 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms.

上記一般式(19)で表される色素としては、具体的には下記構造式(21)及び(22)で表されるものが挙げられる。

Figure 0005969892
Figure 0005969892
Specific examples of the dye represented by the general formula (19) include those represented by the following structural formulas (21) and (22).
Figure 0005969892
Figure 0005969892

なお、上記構造式(21)で表される第2光増感色素(D131)の吸収ピーク波長は420nmであり、上記構造式(22)で表される第2光増感色素の吸収ピーク波長は395nmである。   The absorption peak wavelength of the second photosensitizing dye (D131) represented by the structural formula (21) is 420 nm, and the absorption peak wavelength of the second photosensitizing dye represented by the structural formula (22) is as follows. Is 395 nm.

上記第2光増感色素としては、下記一般式(23)で表される色素を用いることも可能である。

Figure 0005969892
As the second photosensitizing dye, a dye represented by the following general formula (23) can also be used.
Figure 0005969892

上記式(23)中、R29は水素原子又は−CNR3132を表し、R30は−CNR3132を表す。R31及びR32はそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基を表す。 In the above formula (23), R 29 represents a hydrogen atom or a -C 6 H 4 NR 31 R 32 , R 30 represents -C 6 H 4 NR 31 R 32 . R 31 and R 32 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

上記一般式(23)で表される光増感色素のうち、R29が水素原子を表し、R30が−CNR3132を表す色素が好ましい。この場合、光電変換特性をより向上させることができる傾向にある。 Of the photosensitizing dyes represented by the general formula (23), a dye in which R 29 represents a hydrogen atom and R 30 represents —C 6 H 4 NR 31 R 32 is preferable. In this case, the photoelectric conversion characteristics tend to be further improved.

上記一般式(23)で表される光増感色素の具体例としては、例えば下記構造式(24)及び(25)で表されるものが挙げられる。

Figure 0005969892
Figure 0005969892
Specific examples of the photosensitizing dye represented by the general formula (23) include those represented by the following structural formulas (24) and (25).
Figure 0005969892
Figure 0005969892

なお、上記構造式(24)で表される第2光増感色素(NKX−2553)の吸収ピーク波長は455nmであり、上記構造式(25)で表される第2光増感色素(NKX−2554)の吸収ピーク波長は465nmである。   The absorption peak wavelength of the second photosensitizing dye (NKX-2553) represented by the structural formula (24) is 455 nm, and the second photosensitizing dye (NKX) represented by the structural formula (25) is used. The absorption peak wavelength of −2554) is 465 nm.

以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the content of the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

<光増感色素の合成>
(合成例1)
6−(2−ナフチル)−2,2’−ビピリジン−4,4’−ジカルボン酸の合成
6−クロロ−2,2’−ビピリジン−4,4’−ジカルボン酸ジメチル1.34gをテトラヒドロフラン240mlに溶解させて溶液を得た。そして、この溶液に2−ナフチルボロン酸ピナコールエステル1.34g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.25g、炭酸ナトリウム0.56g及び水50mlを加え、反応溶液を得た。そして、この反応溶液を、アルゴン雰囲気下、2時間加熱還流させて反応を行わせた。反応終了後、得られた溶液を静置して水層と有機層とに分離させた。水層をクロロホルムで抽出処理し、この抽出処理により得られた抽出液を、上記有機層と合わせて一つの有機層とした。そして、この有機層を飽和食塩水で洗浄した。次に、飽和食塩水から有機層を分離した後、硫酸マグネシウムで乾燥し、有機層から溶媒を減圧留去して粗生成物を得た。得られた粗生成物をクロロホルムにて再結晶し、固体1.19gを得た。この固体についてNMRを測定したところ、結果は以下に示す通りであった。

1H−NMR(270MHz/CDCl3)δ(ppm):4.04(s、6H)、7.55(m、2H)、7.92(m、2H)、8.02(m、2H)、8.40(d、1H)、8.52(s、1H)、8.66(s、1H)、8.89(d、1H)、8.93(s、1H)、9.17(s、1H)
<Synthesis of photosensitizing dye>
(Synthesis Example 1)
Synthesis of 6- (2-naphthyl) -2,2′ -bipyridine-4,4′-dicarboxylic acid 1.34 g of dimethyl 6-chloro-2,2′-bipyridine-4,4′-dicarboxylic acid was added to 240 ml of tetrahydrofuran. Dissolved to obtain a solution. Then, 1.34 g of 2-naphthylboronic acid pinacol ester, 0.25 g of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0), 0.56 g of sodium carbonate and 50 ml of water were added to this solution to obtain a reaction solution. The reaction solution was heated to reflux for 2 hours under an argon atmosphere to carry out the reaction. After completion of the reaction, the obtained solution was allowed to stand to separate into an aqueous layer and an organic layer. The aqueous layer was extracted with chloroform, and the extract obtained by this extraction was combined with the organic layer to form one organic layer. The organic layer was washed with saturated brine. Next, after separating the organic layer from the saturated saline solution, the organic layer was dried over magnesium sulfate, and the solvent was distilled off from the organic layer under reduced pressure to obtain a crude product. The obtained crude product was recrystallized with chloroform to obtain 1.19 g of a solid. When NMR was measured for this solid, the results were as follows.

1 H-NMR (270 MHz / CDCl 3 ) δ (ppm): 4.04 (s, 6H), 7.55 (m, 2H), 7.92 (m, 2H), 8.02 (m, 2H) , 8.40 (d, 1H), 8.52 (s, 1H), 8.66 (s, 1H), 8.89 (d, 1H), 8.93 (s, 1H), 9.17 ( s, 1H)

上記結果より、上記固体は、6−(2−ナフチル)−2,2’−ビピリジン−4,4’−ジカルボン酸ジメチルであることが分かった。   From the above results, it was found that the solid was dimethyl 6- (2-naphthyl) -2,2'-bipyridine-4,4'-dicarboxylate.

上記のようにして得られた6−(2−ナフチル)−2,2’−ビピリジン−4,4’−ジカルボン酸ジメチルをメタノール−水混合溶媒に加えて懸濁液を得た。そして、この懸濁液を、水酸化ナトリウムを加えて加熱還流することにより、6−(2−ナフチル)−2,2’−ビピリジン−4,4’−ジカルボン酸を得た。   Dimethyl 6- (2-naphthyl) -2,2'-bipyridine-4,4'-dicarboxylate obtained as described above was added to a methanol-water mixed solvent to obtain a suspension. Then, 6- (2-naphthyl) -2,2'-bipyridine-4,4'-dicarboxylic acid was obtained by adding sodium hydroxide to the suspension and heating to reflux.

(2,2’−ビピリジン−4,4’−ジカルボン酸)[6−(2−ナフチル)−2,2’−ビピリジン−4,4’−ジカルボン酸]ジチオシアナートルテニウム(II)の合成
上記のようにして得られた6−(2−ナフチル)−2,2’−ビピリジン−4,4’−ジカルボン酸110mgとジクロロ(p−シメン)ルテニウム(II)ダイマー90mgとをジメチルホルムアミド40mlに溶解させ、アルゴン雰囲気下、80℃で4時間撹拌し、反応溶液を得た。続いてこの反応溶液を、2,2’−ビピリジン−4,4’−ジカルボン酸38mgを加えて140℃で4時間加熱還流した。さらにこの反応溶液にテトラブチルアンモニウムチオシアナート2.7gを加え、140℃で4時間加熱還流した。加熱終了後、得られた溶液から溶媒を減圧留去し、残渣を0.1M水酸化テトラブチルアンモニウム水溶液に溶解させた。そして、得られた溶液に硝酸を加えてpHを3.4に調整して沈殿物を得た。続いて、得られた沈殿物をろ別して粗生成物を得た。この粗生成物をカラムクロマトグラフィー(充填剤:Sephadex LH−20、溶離液:水)にて精製し、固体130mgを得た。この固体についてNMR及びMS(マススペクトル)を測定したところ、結果は以下に示す通りであった。

1H−NMR(270MHz/CD3OD)δ(ppm):6.22(d)、6.53(s)、6.94(d)、7.15−7.38(d)、7.42−7.90(m)、7.90−8.11(m)、8.23(m)、8.32(s)、8.58(m)、8.71(d)、9.00(s)、9.17(s)、9.52(d)
MS(ESI−MS):m/z=830.5
Synthesis of (2,2′-bipyridine-4,4′-dicarboxylic acid) [6- (2-naphthyl) -2,2′-bipyridine-4,4′-dicarboxylic acid] dithiocyanate toruthenium (II) 110 mg of 6- (2-naphthyl) -2,2′-bipyridine-4,4′-dicarboxylic acid and 90 mg of dichloro (p-cymene) ruthenium (II) dimer obtained as described above were dissolved in 40 ml of dimethylformamide. And stirred at 80 ° C. for 4 hours under an argon atmosphere to obtain a reaction solution. Subsequently, 38 mg of 2,2′-bipyridine-4,4′-dicarboxylic acid was added to the reaction solution, and the mixture was heated to reflux at 140 ° C. for 4 hours. Further, 2.7 g of tetrabutylammonium thiocyanate was added to this reaction solution, and the mixture was heated to reflux at 140 ° C. for 4 hours. After completion of the heating, the solvent was distilled off from the obtained solution under reduced pressure, and the residue was dissolved in 0.1 M tetrabutylammonium hydroxide aqueous solution. And the nitric acid was added to the obtained solution, pH was adjusted to 3.4, and the deposit was obtained. Subsequently, the resulting precipitate was filtered to obtain a crude product. The crude product was purified by column chromatography (filler: Sephadex LH-20, eluent: water) to obtain 130 mg of a solid. When NMR and MS (mass spectrum) of this solid were measured, the results were as shown below.

1 H-NMR (270 MHz / CD 3 OD) δ (ppm): 6.22 (d), 6.53 (s), 6.94 (d), 7.15-7.38 (d), 7. 42-7.90 (m), 7.90-8.11 (m), 8.23 (m), 8.32 (s), 8.58 (m), 8.71 (d), 9. 00 (s), 9.17 (s), 9.52 (d)
MS (ESI-MS): m / z = 830.5

上記結果より、上記固体は、(2,2’−ビピリジン−4,4’−ジカルボン酸)[6−(2−ナフチル)−2,2’−ビピリジン−4,4’−ジカルボン酸]ジチオシアナートルテニウム(II)であることが分かった。   From the above results, the solid was found to be (2,2′-bipyridine-4,4′-dicarboxylic acid) [6- (2-naphthyl) -2,2′-bipyridine-4,4′-dicarboxylic acid] dithiocyanate. It was found to be natrethenium (II).

(実施例1)
まずガラスからなる厚さ1mmの透明基板の上に、厚さ1μmのFTOからなる透明導電膜を形成してなる透明導電性基板を準備した。
Example 1
First, a transparent conductive substrate was prepared by forming a transparent conductive film made of FTO having a thickness of 1 μm on a transparent substrate made of glass having a thickness of 1 mm.

次に、透明導電膜上に、チタニアを含む酸化物半導体層形成用ペーストを塗布し乾燥した後、500℃で1時間焼成した。こうして厚さ40μmの多孔質酸化物半導体層を有する作用極を得た。   Next, an oxide semiconductor layer forming paste containing titania was applied onto the transparent conductive film and dried, followed by baking at 500 ° C. for 1 hour. Thus, a working electrode having a porous oxide semiconductor layer having a thickness of 40 μm was obtained.

次に、作用極を、色素溶液中に一昼夜浸漬させた後、取り出して乾燥させ、酸化物半導体層に光増感色素を担持させた。色素溶液は、1−プロパノール溶媒中に、上記のようにして得られた合成例1の光増感色素を0.2mMとなるように溶解させることで作製した。   Next, the working electrode was immersed in the dye solution for a whole day and night, then taken out and dried, and a photosensitizing dye was supported on the oxide semiconductor layer. The dye solution was prepared by dissolving the photosensitizing dye of Synthesis Example 1 obtained as described above in a 1-propanol solvent so as to be 0.2 mM.

次に、多孔質酸化物半導体層の上に、電解質を塗布した。電解質は、アセトニトリルからなる溶媒中に、ヨウ化リチウムを2.0M、Iを0.05Mとなるように溶解させることで調製した。 Next, an electrolyte was applied on the porous oxide semiconductor layer. Electrolyte in a solvent consisting of acetonitrile was prepared by dissolving lithium iodide so as 2.0 M, the I 2 and 0.05 M.

次に、封止部を形成するための封止部形成体を準備した。封止部形成体は、10mm×10mm×50μmのアイオノマー(商品名:ハイミラン、三井・デュポンポリケミカル社製)からなる1枚の封止用樹脂フィルムを用意し、その封止用樹脂フィルムに、四角形状の開口を形成することによって得た。このとき、開口は、6mm×6mm×50μmの大きさとなるようにした。   Next, the sealing part formation body for forming a sealing part was prepared. The sealing portion forming body is prepared by preparing a single sealing resin film made of 10 mm × 10 mm × 50 μm ionomer (trade name: High Milan, Mitsui / DuPont Polychemical Co., Ltd.) Obtained by forming a square opening. At this time, the opening had a size of 6 mm × 6 mm × 50 μm.

そして、この封止部形成体を、作用極の上に載せた後、封止部形成体を加熱溶融させることによって作用極に接着させた。   And after mounting this sealing part formation body on a working electrode, the sealing part formation body was adhere | attached on the working electrode by heat-melting.

次に、対極を用意した。対極は、15mm×15mm×1mmのFTO導電性ガラス基板の上にスパッタリング法によって厚さ600nmの白金からなる触媒層を形成することによって用意した。また、上記封止部形成体をもう1つ準備し、この封止部形成体を、対極のうち作用極と対向する面に、上記と同様にして接着させた。   Next, a counter electrode was prepared. The counter electrode was prepared by forming a catalyst layer made of platinum having a thickness of 600 nm on a 15 mm × 15 mm × 1 mm FTO conductive glass substrate by sputtering. Further, another sealing part forming body was prepared, and this sealing part forming body was adhered to the surface of the counter electrode facing the working electrode in the same manner as described above.

そして、作用極に接着させた封止部形成体と、対極に接着させた封止部形成体とを対向させ、封止部形成体同士を重ね合わせた。そして、この状態で封止部形成体を加圧しながら加熱溶融させた。こうして作用極と対極との間に封止部を形成した。   And the sealing part formation body adhere | attached on the working electrode and the sealing part formation body adhere | attached on the counter electrode were made to oppose, and the sealing part formation bodies were piled up. And in this state, the sealing part forming body was heated and melted while being pressurized. Thus, a sealing portion was formed between the working electrode and the counter electrode.

こうして色素増感太陽電池を得た。   Thus, a dye-sensitized solar cell was obtained.

(比較例1)
光増感色素としてN719を用いたこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
(Comparative Example 1)
A dye-sensitized solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that N719 was used as the photosensitizing dye.

<特性の評価>
(1)光増感色素の評価
合成例1および比較例1の光増感色素をそれぞれエタノールに溶解させて0.05mMの溶液とし、紫外可視(UV−vis)分光光度計(島津製作所社製、製品名UV2550)で吸光度を測定し、モル吸光係数のスペクトルを得た。結果を図4に示す。図4において、実線がそれぞれ実施例1の吸光スペクトルであり、破線が比較例1の吸光スペクトルである。
<Evaluation of characteristics>
(1) Evaluation of Photosensitizing Dye The photosensitizing dyes of Synthesis Example 1 and Comparative Example 1 were each dissolved in ethanol to form a 0.05 mM solution, and an ultraviolet-visible (UV-vis) spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation) The absorbance was measured with a product name UV2550) to obtain a spectrum of molar extinction coefficient. The results are shown in FIG. In FIG. 4, the solid line is the absorption spectrum of Example 1 and the broken line is the absorption spectrum of Comparative Example 1.

(2)色素増感太陽電池の光電変換特性の評価
まず、実施例1及び比較例1の色素増感太陽電池について、ソーラーシュミレーター(山下電装社製、製品名YSS−150A)を用いて、照射光100mW/cm(1sun)、エアマス1.5の条件での光電変換効率η(%)を測定し、これを高照度下における光電変換効率とした。
(2) Evaluation of photoelectric conversion characteristics of dye-sensitized solar cell First, the dye-sensitized solar cell of Example 1 and Comparative Example 1 was irradiated using a solar simulator (manufactured by Yamashita Denso Co., Ltd., product name YSS-150A). The photoelectric conversion efficiency η 1 (%) under the conditions of light 100 mW / cm 3 (1 sun) and air mass 1.5 was measured, and this was defined as the photoelectric conversion efficiency under high illuminance.

次に、実施例1及び比較例1の色素増感太陽電池について、ソーラーシュミレーター(山下電装社製、製品名YSS−150A)を、照射光100mW/cm(1sun)、エアマス1.5の条件に設定し、色素増感太陽電池が実際に受光する光量が10mW/cm(0.1sun)となるように、メッシュを用いて色素増感太陽電池に影を作り、光電変換効率η(%)を測定し、これを低照度下における光電変換効率とした。 Next, for the dye-sensitized solar cells of Example 1 and Comparative Example 1, a solar simulator (manufactured by Yamashita Denso Co., Ltd., product name YSS-150A) was applied under conditions of irradiation light of 100 mW / cm 3 (1 sun) and air mass 1.5 And a shadow is formed on the dye-sensitized solar cell using a mesh so that the amount of light actually received by the dye-sensitized solar cell is 10 mW / cm 3 (0.1 sun), and the photoelectric conversion efficiency η 2 ( %), And this was defined as the photoelectric conversion efficiency under low illuminance.

そして、低照度における光電変換効率η、高照度下における光電変換効率ηの値を用いて、下記式で定義される「光電変換効率比η」を算出した。
光電変換効率比η=η/η
実施例1〜5及び比較例1について、光電変換効率比ηの値を表1に示す。

Figure 0005969892
Then, the “photoelectric conversion efficiency ratio η” defined by the following equation was calculated using the photoelectric conversion efficiency η 2 at low illuminance and the photoelectric conversion efficiency η 1 under high illuminance.
Photoelectric conversion efficiency ratio η = η 1 / η 2
The values of the photoelectric conversion efficiency ratio η are shown in Table 1 for Examples 1 to 5 and Comparative Example 1.
Figure 0005969892

また図4に示す結果より、300〜400nmの近紫外領域において、実施例1の光増感色素のモル吸光係数は、比較例1の光増感色素のモル吸光係数よりも大きいものになることがわかった。   From the results shown in FIG. 4, the molar extinction coefficient of the photosensitizing dye of Example 1 is larger than the molar extinction coefficient of the photosensitizing dye of Comparative Example 1 in the near ultraviolet region of 300 to 400 nm. I understood.

また、表1に示す結果より、実施例1の色素増感太陽電池は、比較例1の色素増感太陽電池に比べて光電変換効率比ηの値が十分小さいものになる、すなわち、低照度下における光電変換効率に対する高照度下における光電変換効率の比が十分小さいものになることがわかった。   From the results shown in Table 1, the dye-sensitized solar cell of Example 1 has a sufficiently small photoelectric conversion efficiency ratio η as compared with the dye-sensitized solar cell of Comparative Example 1, that is, low illuminance. It was found that the ratio of the photoelectric conversion efficiency under high illuminance to the photoelectric conversion efficiency below becomes sufficiently small.

以上より、本発明の光増感色素によれば、色素増感太陽電池に用いた場合に、色素増感太陽電池の低照度下における光電変換効率に対する高照度下における光電変換効率の比を十分に小さくさせることができることが確認された。   From the above, according to the photosensitizing dye of the present invention, when used in a dye-sensitized solar cell, the ratio of the photoelectric conversion efficiency under high illuminance to the photoelectric conversion efficiency under low illuminance of the dye-sensitized solar cell is sufficient. It was confirmed that it can be made smaller.

10…作用極
11…透明基板
12…透明導電膜
13…酸化物半導体層
15…透明導電性基板(第1電極)
20…対極(第2電極)
40…電解質
100…色素増感太陽電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Working electrode 11 ... Transparent substrate 12 ... Transparent conductive film 13 ... Oxide semiconductor layer 15 ... Transparent conductive substrate (1st electrode)
20 ... Counter electrode (second electrode)
40 ... Electrolyte 100 ... Dye-sensitized solar cell

Claims (6)

下記一般式(1)で表される光増感色素。
Figure 0005969892
(上記式(1)中、MはFe、Ru又はOsを表す。N−L−Nは下記一般式(2)〜(6)で表される二座の配位子を表す。ここで、X〜X はそれぞれ独立に、−CO基、−SO基、−P(=O)(OR)(OR)基、水素原子、ハロゲン基、炭素数1〜15の置換若しくは無置換の脂肪族炭化水素基、炭素数1〜15の置換若しくは無置換のアルコキシ基又は炭素数1〜15の置換若しくは無置換のチオアルコキシ基を表す。また、R〜Rはそれぞれ独立に水素原子又は1価の陽イオンを表す。そして、X〜Xのうち少なくとも1つは−CO基、−SO基又は−P(=O)(OR)(OR)基である。Zはベンゼン環の数が2又は3である置換又は無置換のポリアセン基を表す。また、Y及びYはそれぞれ独立に、−NCS基、ハロゲン基又は−CN基を表す。また、Y及びYは互いに結合して、下記一般式(7)で表され且つ2個の酸素原子にてMに配位するβ−ジケトナート配位子を形成してもよい。)


Figure 0005969892
Figure 0005969892
(上記式(7)中、R及びRはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜15の置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のヘテロ芳香族基又は−CH=CHRを表す。Rは置換若しくは無置換のアリール基又は置換若しくは無置換のヘテロ芳香族基を表す。)
A photosensitizing dye represented by the following general formula (1).
Figure 0005969892
(In the above formula (1), M represents Fe, Ru or Os. N-L-N represents a bidentate ligand represented by the following general formulas (2) to (6). X 1 to X 4 are each independently —CO 2 R 1 group, —SO 3 R 2 group, —P (═O) (OR 3 ) (OR 4 ) group, hydrogen atom, halogen group, carbon number 1 to 15 represents a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted thioalkoxy group having 1 to 15 carbon atoms, and R 1 to R. 4 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent cation, and at least one of X 1 to X 4 is —CO 2 R 1 group, —SO 3 R 2 group or —P (═O) ( oR 3) (oR 4) is .Z represents a substituted or unsubstituted number of benzene rings is 2 or 3 groups polyacetal Represents a group. Further, Y 1 and Y 2 each independently represent a -NCS group, a halogen group, or -CN group. Further, Y 1 and Y 2 are bonded to each other, the table the following general formula (7) And a β-diketonate ligand coordinated to M by two oxygen atoms may be formed.)


Figure 0005969892
Figure 0005969892
(In the above formula (7), R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted heteroaromatic group. A group or —CH═CHR 7. R 7 represents a substituted or unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted heteroaromatic group.
前記一般式(1)において、MがRuである請求項1に記載の光増感色素。   The photosensitizing dye according to claim 1, wherein in the general formula (1), M is Ru. 前記一般式(1)において、Y及びYが−NCS基である請求項1又は2に記載の光増感色素。 The photosensitizing dye according to claim 1 or 2, wherein Y 1 and Y 2 in the general formula (1) are -NCS groups. 前記一般式(1)〜(6)において、X〜Xがそれぞれ独立に水素原子又は−CO基である請求項1〜3のいずれか一項に記載の光増感色素。 In Formula (1) ~ (6), X 1 ~X 4 photosensitizer dye according to any one of claims 1 to 3 are each independently hydrogen atom or a -CO 2 R 1 group. 透明基板及び前記透明基板上に設けられる透明導電膜を有する第1電極と、
前記第1電極に対向する第2電極と、
前記第1電極又は前記第2電極に設けられる酸化物半導体層と、
前記第1電極及び前記第2電極の間に設けられる電解質と、
前記酸化物半導体層に吸着される光増感色素と、
を備え、
前記光増感色素が請求項1〜4のいずれか一項に記載の光増感色素を含む色素増感太陽電池。
A first electrode having a transparent substrate and a transparent conductive film provided on the transparent substrate;
A second electrode facing the first electrode;
An oxide semiconductor layer provided on the first electrode or the second electrode;
An electrolyte provided between the first electrode and the second electrode;
A photosensitizing dye adsorbed on the oxide semiconductor layer;
With
The dye-sensitized solar cell in which the said photosensitizing dye contains the photosensitizing dye as described in any one of Claims 1-4.
前記酸化物半導体層に吸着される共吸着剤をさらに含む請求項5に記載の色素増感太陽電池。

The dye-sensitized solar cell according to claim 5, further comprising a co-adsorbent adsorbed on the oxide semiconductor layer.

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US20100101650A1 (en) * 2006-12-18 2010-04-29 Sumitomo Chemical Company ,Limited Compound, photoelectric conversion device and photoelectrochemical battery
JP2009080988A (en) * 2007-09-25 2009-04-16 Panasonic Electric Works Co Ltd Photoelectric conversion element
JP4980479B2 (en) * 2010-06-02 2012-07-18 富士フイルム株式会社 Metal complex dye, photoelectric conversion element, and dye-sensitized solar cell
JP5580139B2 (en) * 2010-08-03 2014-08-27 富士フイルム株式会社 Photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell using the same
JP2012053984A (en) * 2010-08-03 2012-03-15 Fujifilm Corp Photoelectric converter, photoelectrochemical cell, and manufacturing methods of photoelectric converter and photoelectrochemical cell
JP5721717B2 (en) * 2010-08-03 2015-05-20 富士フイルム株式会社 Metal complex dye, photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell

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