JP2000323191A - Photoelectric transfer element, photoelectrochemical battery and metal complex pigment - Google Patents

Photoelectric transfer element, photoelectrochemical battery and metal complex pigment

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JP2000323191A JP11135025A JP13502599A JP2000323191A JP 2000323191 A JP2000323191 A JP 2000323191A JP 11135025 A JP11135025 A JP 11135025A JP 13502599 A JP13502599 A JP 13502599A JP 2000323191 A JP2000323191 A JP 2000323191A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a complex pigment having excellent light absorbing capability by coordinating a unidentate or bidentate ligand to be coordinated by acyloxy group or the like in a complex pigment formed by coordinately bonding a lignand having a specific number or more of positions capable of being coordinated in a bidentate form on a metal atom by nitrogen to a bidentate ligand having non-metal atoms required for completing 5 or 6 membered ring. SOLUTION: This metal complex pigment is expressed by formula I, (M1 and M2 are each a metal atom; BL is a ligand having two or more positions capable of being coordinated in a bidentate form on a metal atom by nitrogen; X1 and X2 are each a unidentate or bidentate ligand capable of being coordinated by a dithiocarbamate group or the like; LL1 and LL2 are each a bidentate ligand expressed by formula II; m1 and m4 are each 0 or 1; m2 and m3 are each an integer of 1-4; and CI is a counter ion for neutralizing charge). In formula II, Za and Zb are each a non-metal atom group required for independently completing a 5-6 membered ring. This photoelectric transfer element containing semiconductor fine particles sensitized by the metal complex pigment shows high photoelectric transfer efficiency and is suitable for a photoelectrochemical battery.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は長波長域にも高い光
吸収能を有する金属錯体色素、かかる金属錯体色素によ
り増感された半導体微粒子を用いた光電変換素子、なら
びにそれからなる光電気化学電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal complex dye having high light absorption even in a long wavelength region, a photoelectric conversion element using semiconductor fine particles sensitized by such a metal complex dye, and a photoelectrochemical cell comprising the same. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】太陽光発電に使用する太陽電池として単
結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコ
ン、またはテルル化カドミウムやセレン化インジウム銅
等の化合物からなる太陽電池が実用化もしくは主な研究
開発の対象となっているが、家庭用電源等に広く普及さ
せる上では、製造コストが高いこと、原材料の確保が困
難であること、エネルギーペイバックタイムが長いこと
等の問題点があり、これらを克服する必要がある。一
方、大面積化や低価格化を目的として、有機材料を用い
た太陽電池も多く提案されてきたが、一般に変換効率が
低く、耐久性も悪いという問題があった。
2. Description of the Related Art As a solar cell used for photovoltaic power generation, a solar cell made of single-crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, or a compound such as cadmium telluride or indium copper selenide has been put into practical use or has been mainly used for research and development. Although it is a target, in order to spread it widely to household power sources, there are problems such as high production cost, difficulty in securing raw materials, long energy payback time, etc. There is a need. On the other hand, many solar cells using an organic material have been proposed for the purpose of increasing the area and reducing the cost, but generally have the problems of low conversion efficiency and poor durability.

【0003】このような状況下で、「Nature」,第353
巻,第737〜740頁,1991年、および米国特許4927721
号、WO 94/04497号等に、ルテニウム錯体色素により分
光増感された二酸化チタン多孔質薄膜を作用電極とする
湿式光電変換素子および太陽電池、ならびにこれを作製
するための材料および製造技術が提案された。この湿式
光電変換素子の第一の利点は二酸化チタン等の安価な酸
化物半導体を高純度に精製することなく用いることがで
きるため、安価な光電変換素子を提供できる点であり、
第二の利点は用いる色素の吸収がブロードなため、可視
光線のほぼ全ての波長領域の光を電気に変換できること
である。
[0003] Under such circumstances, "Nature", No. 353
737-740, 1991, and U.S. Pat.
, WO 94/04497, etc., propose a wet photoelectric conversion element and a solar cell using a titanium dioxide porous thin film spectrally sensitized with a ruthenium complex dye as a working electrode, and materials and manufacturing techniques for producing the same. Was done. The first advantage of this wet photoelectric conversion element is that an inexpensive oxide semiconductor such as titanium dioxide can be used without purification to a high degree of purity, so that an inexpensive photoelectric conversion element can be provided.
The second advantage is that since the absorption of the dye used is broad, light in almost all visible wavelength regions can be converted into electricity.

【0004】しかしながら公知のルテニウム錯体色素は
可視光を吸収するものの、700nmより長波長の赤外光は
ほとんど吸収しないため、赤外域での光電変換能が低い
という問題がある。したがってさらに変換効率を上げる
ためには、可視光〜赤外域にわたる広い波長領域で吸収
能を有し、高い光電変換能を示す色素の開発が望まれて
いる。
[0004] However, although known ruthenium complex dyes absorb visible light, they hardly absorb infrared light having a wavelength longer than 700 nm, and thus have a problem of low photoelectric conversion ability in the infrared region. Therefore, in order to further increase the conversion efficiency, it is desired to develop a dye having an absorptivity in a wide wavelength range from visible light to an infrared region and exhibiting a high photoelectric conversion ability.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、可視
光域のみならず赤外域にも高い光吸収能を有し、かつ半
導体微粒子を効率良く増感し得る長波長域対応の金属錯
体色素、およびかかる金属錯体色素を用いることにより
高い光電変換効率を有する光電変換素子ならびにそれか
らなる光電気化学電池を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a metal complex which has a high light absorption capacity not only in the visible light region but also in the infrared region and which can efficiently sensitize semiconductor fine particles to a long wavelength region. An object of the present invention is to provide a dye, a photoelectric conversion element having high photoelectric conversion efficiency by using such a metal complex dye, and a photoelectrochemical cell including the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、金属原子に対して窒素で2座配位できる部位を
2個以上有する配位子と、必要に応じて5または6員環
を完成するのに必要な非金属原子を有する2座配位子と
が配位結合してなる金属錯体色素に、さらにアシルオキ
シ基、アシルチオ基等で配位する1座または2座の配位
子を配位させることにより、長波長域でも優れた光吸収
能を有する金属錯体色素が得られること、およびかかる
金属錯体色素により増感した半導体微粒子は光電変換素
子として好適な高い光電変換効率を示し、良好な光電気
化学電池となることを発見し、本発明に想到した。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies in view of the above-mentioned object, a ligand having two or more sites capable of bidentate coordination with nitrogen to a metal atom, and a 5- or 6-membered ring as required And a bidentate or bidentate ligand coordinated with an acyloxy group, an acylthio group, or the like, to a metal complex dye formed by coordinating a bidentate ligand having a nonmetal atom necessary to complete By coordination, a metal complex dye having excellent light absorption ability even in a long wavelength region can be obtained, and semiconductor fine particles sensitized by such a metal complex dye exhibit high photoelectric conversion efficiency suitable as a photoelectric conversion element. The present inventors have found that a good photoelectrochemical cell can be obtained, and have reached the present invention.

【0007】すなわち、本発明の光電変換素子は、下記
一般式(I) : (LL1)m1(X1)m2M1(BL)M2(X2)m3(LL2)m4・CI ・・・(I) (ただし、M1およびM2はそれぞれ金属原子を表し、 BLは前記金属原子に対して窒素で2座配位できる部位を
2個以上有する配位子を表し、 X1およびX2はそれぞれ独立にアシルオキシ基、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、アシル
基、カルボニル基、チオシアネート基、イソチオシアネ
ート基、シアネート基、イソシアネート基、ハロゲン原
子、シアノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アル
コキシ基およびアリールオキシ基からなる群から選ばれ
た基で配位する1座または2座の配位子、あるいはジア
ルキルケトンまたはカルボンアミドからなる1座または
2座の配位子を表し、 LL1およびLL2はそれぞれ独立に下記一般式(II):
That is, the photoelectric conversion element of the present invention has the following general formula (I): (LL 1 ) m1 (X 1 ) m2 M 1 (BL) M 2 (X 2 ) m3 (LL 2 ) m4 · CI ·· (I) (where M 1 and M 2 each represent a metal atom, BL represents a ligand having two or more sites capable of bidentate coordination with nitrogen to the metal atom, X 1 and X 2 is each independently an acyloxy group, oxalylene group, acylthio group, thioacyloxy group, thioacylthio group, acylaminooxy group, thiocarbamate group, dithiocarbamate group, thiocarbonate group, dithiocarbonate group, trithiocarbonate group , An acyl group, a carbonyl group, a thiocyanate group, an isothiocyanate group, a cyanate group, an isocyanate group, a halogen atom, a cyano group, an alkylthio group, an arylthio group, an alkoxy group and an aryloxy group. 1 locus or bidentate ligand coordinated in selected groups from the group, or represents a monodentate or bidentate ligand consisting of a dialkyl ketone or carboxylic amide, the following LL 1 and LL 2 are each independently General formula (II):

【化9】 (ただし、ZaおよびZbはそれぞれ独立に5または6員環
を完成するのに必要な非金属原子群を表す。)により表
される2座配位子を表し、 m1およびm4はそれぞれ独立に0または1であり、 m2およびm3はそれぞれ独立に1〜4の整数を表し、m2ま
たはm3が2以上のとき、X1またはX2はそれぞれ同じでも
異なっていてもよく、またX1同士またはX2同士が連結し
ていてもよく、 CIは電荷を中和させるのに対イオンが必要な場合の対イ
オンを表す。)により表される金属錯体色素により増感
された半導体微粒子を含むことを特徴とする。
Embedded image (However, Za and Zb each independently represent a non-metallic atom group necessary for completing a 5- or 6-membered ring), and m1 and m4 each independently represent 0. or a 1, m2 and m3 each independently represents an 1-4 integer, when m2 or m3 is 2 or more, X 1 or X 2 may be the same or different and each also X 1 s or X The two may be linked to each other, and CI represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge. ), Characterized by containing semiconductor fine particles sensitized by the metal complex dye represented by the formula (1).

【0008】また本発明の光電気化学電池は、上記光電
変換素子を用いることを特徴とする。
A photoelectrochemical cell according to the present invention is characterized by using the above-mentioned photoelectric conversion element.

【0009】本発明はまた下記条件を満たすことによ
り、長波長域において一層優れた光吸収能を有する金属
錯体色素により増感した半導体微粒子を含む光電変換素
子および光電気化学電池が得られる。
According to the present invention, a photovoltaic cell and a photoelectrochemical cell containing semiconductor fine particles sensitized by a metal complex dye having more excellent light absorbing ability in a long wavelength region can be obtained by satisfying the following conditions.

【0010】(1) 一般式(II)により表されるLL1およびL
L2において、ZaまたはZbにより形成される環はピリジン
環、ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピラゾ
ール環、イミダゾール環、トリアゾール環、チアゾール
環、オキサゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾト
リアゾール環、ベンゾオキサゾール環およびベンゾチア
ゾール環からなる群から選ばれた少なくとも一種である
のが好ましい。
(1) LL 1 and L represented by the general formula (II)
In L 2, ring a pyridine ring formed by Za or Zb, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a pyridazine ring, a pyrazole ring, an imidazole ring, a triazole ring, a thiazole ring, an oxazole ring, a benzimidazole ring, benzotriazole ring, benzoxazole It is preferably at least one selected from the group consisting of a ring and a benzothiazole ring.

【0011】(2) 一般式(I) により表される金属錯体色
素において、配位子BLは下記一般式(III-1)〜(III-3):
(2) In the metal complex dye represented by the general formula (I), the ligand BL is represented by the following general formulas (III-1) to (III-3):

【化10】 (ただし、Zc、Zd、Ze、Zfはそれぞれ独立に5または6
員環を形成するのに必要な非金属原子群を表し、n1は0
または1を表す。)により表されるものが好ましい。
Embedded image (However, Zc, Zd, Ze and Zf are each independently 5 or 6
Represents a group of non-metallic atoms necessary for forming a membered ring, and n1 is 0
Or represents 1. ) Are preferred.

【0012】(3) 配位子BL中でZeまたはZfにより形成さ
れる環はピラジン環であるのが好ましい。
(3) The ring formed by Ze or Zf in the ligand BL is preferably a pyrazine ring.

【0013】(4) 一般式(I) により表される金属錯体色
素において、配位子BLとしては、下記一般式B-1〜B-1
0:
(4) In the metal complex dye represented by the general formula (I), as the ligand BL, the following general formulas B-1 to B-1
0:

【化11】 R21〜R30はそれぞれ独立に置換基を表し、B-1〜B-10の
どの環の炭素原子上に置換していてもよい。e, f,
g、h、j、kおよびqはそれそれ独立に0〜8の整数
を、pおよびrはそれぞれ独立に0〜6の整数を、sは
0〜4の整数を表す。)のいずれかにより表されるもの
が好ましい。
Embedded image R 21 to R 30 each independently represent a substituent group or may be substituted on a carbon atom of the B-1 to B-10 throat ring. e, f,
g, h, j, k, and q each independently represent an integer of 0 to 8, p and r each independently represent an integer of 0 to 6, and s represents an integer of 0 to 4. ) Are preferred.

【0014】(5) 一般式B-1〜B-10により表される配位
子BLにおいて、R21〜R30はそれぞれ独立にアルキル基、
アルケニル基、アリール基、ヒドロキシル基、アルコキ
シ基、アミノ基、アルコキシカルボニル基、カルボキシ
ル基、スルホン酸基、ホスホリル基、ホスホニル基また
はハロゲン原子を表すのが好ましい。
(5) In the ligand BL represented by the general formulas B-1 to B-10, R 21 to R 30 each independently represent an alkyl group,
It preferably represents an alkenyl group, an aryl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an amino group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, a sulfonic group, a phosphoryl group, a phosphonyl group or a halogen atom.

【0015】(6) 一般式(I) の金属錯体色素中の配位子
BLはB-1〜B-4のいずれかにより表されるのが好ましい。
(6) Ligand in metal complex dye of general formula (I)
BL is preferably represented by any of B-1 to B-4.

【0016】(7) 一般式(I) の金属錯体色素中の配位子
LL1またはLL2は、それぞれ独立に一般式(IV-1)または
(IV-2):
(7) Ligand in metal complex dye of general formula (I)
LL 1 or LL 2 is independently of the general formula (IV-1) or (IV-2):

【化12】 (ただし、R1、R2、R5およびR6はそれぞれ独立に置換基
を表し、R3およびR4はそれぞれ独立に水素、アルキル基
またはアリール基を表し、aおよびbはそれぞれ独立に
0〜4の整数を表し、cおよびdはそれぞれ独立に0〜
2の整数を表し、R1とR2、R3とR4、R3とR5およびR4とR6
はそれぞれ互いに連結して環を形成していてもよい。)
により表されるのが好ましい。
Embedded image (However, R 1 , R 2 , R 5 and R 6 each independently represent a substituent, R 3 and R 4 each independently represent hydrogen, an alkyl group or an aryl group, and a and b each independently represent 0. Represents an integer of ~ 4, and c and d each independently represent 0 ~
Represents an integer of 2, R 1 and R 2 , R 3 and R 4 , R 3 and R 5 and R 4 and R 6
May be connected to each other to form a ring. )
Is preferably represented by

【0017】(8) 一般式(IV-1)または(IV-2)中のR1、R
2、R5およびR6は、それぞれ独立にアルキル基、アルケ
ニル基、アリール基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、
アミノ基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、
スルホン酸基、ホスホリル基、ホスホニル基またはハロ
ゲン原子であるのが好ましい。
(8) R 1 and R in the general formula (IV-1) or (IV-2)
2 , R 5 and R 6 are each independently an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a hydroxyl group, an alkoxy group,
Amino group, alkoxycarbonyl group, carboxyl group,
It is preferably a sulfonic acid group, a phosphoryl group, a phosphonyl group or a halogen atom.

【0018】(9)一般式(I) において、X1およびX2は、
それぞれ独立にジチオカルバメート基、アシルアミノオ
キシ基、アシルオキシ基、オキザリレン基、イソシアネ
ート基、シアネート基、イソチオシアネート基、チオシ
アネート基、アルキルチオ基またはアリールチオ基であ
るのが好ましい。
(9) In the general formula (I), X 1 and X 2 are
Preferably, each is independently a dithiocarbamate group, an acylaminooxy group, an acyloxy group, an oxalylene group, an isocyanate group, a cyanate group, an isothiocyanate group, a thiocyanate group, an alkylthio group or an arylthio group.

【0019】(10)一般式(I) により表される金属錯体色
素は少なくとも1つの酸性基を有するのが好ましい。
(10) The metal complex dye represented by the general formula (I) preferably has at least one acidic group.

【0020】(11)一般式(I) 中のM1およびM2は、それぞ
れ独立にRu、Fe、Os、Cu、W、Cr、Mo、Ni、Pd、Pt、C
o、Ir、Rh、Re、MnまたはZnであるのが好ましい。
(11) M 1 and M 2 in the general formula (I) each independently represent Ru, Fe, Os, Cu, W, Cr, Mo, Ni, Pd, Pt, C
It is preferably o, Ir, Rh, Re, Mn or Zn.

【0021】(12)一般式(I) 中のM1およびM2は、それぞ
れ独立にRu、Fe、OsまたはCuであるのが好ましい。
(12) M 1 and M 2 in the general formula (I) are preferably each independently Ru, Fe, Os or Cu.

【0022】(13)一般式(I) 中のM1およびM2はRuである
のが好ましい。
(13) M 1 and M 2 in the general formula (I) are preferably Ru.

【0023】(14)半導体微粒子は酸化チタン微粒子であ
るのが好ましい。
(14) The semiconductor fine particles are preferably titanium oxide fine particles.

【0024】また本発明の金属錯体色素は、下記一般式
(I) : (LL1)m1(X1)m2M1(BL)M2(X2)m3(LL2)m4・CI ・・・(I) (ただし、M1およびM2はそれぞれ4または6配位可能な
金属原子を表し、BLは下記一般式B-1〜B-10:
The metal complex dye of the present invention has the following general formula:
(I): (LL 1 ) m1 (X 1 ) m2 M 1 (BL) M 2 (X 2 ) m3 (LL 2 ) m4 · CI (I) (where M 1 and M 2 are each 4 Or a metal atom capable of coordinating 6; BL represents the following general formulas B-1 to B-10:

【化13】 (ただし、R21〜R30はそれぞれ独立に置換基を表し、B-
1〜B-10のどの環の炭素原子に結合していてもよく、
e,f,g,h,j,kおよびqはそれそれ独立に0〜
8の整数を表し、pおよびrはそれぞれ独立に0〜6の
整数を表し、sは0〜4の整数を表す。)のいずれかに
より表され、X1およびX2はそれぞれ独立にアシルオキシ
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、アシル基、カルボニル基、チオシアネート基、イソ
チオシアネート基、シアネート基、イソシアネート基、
ハロゲン原子、シアノ基、アルキルチオ基、アリールチ
オ基、アルコキシ基およびアリールオキシ基からなる群
から選ばれた基で配位する1座または2座の配位子、あ
るいはジアルキルケトンまたはカルボンアミドからなる
1座または2座の配位子を表し、LL1およびLL2はそれぞ
れ独立に下記一般式(IV-1)または(IV-2):
Embedded image (However, R 21 to R 30 each independently represent a substituent, and B-
1 to B-10 may be bonded to any ring carbon atom,
e, f, g, h, j, k and q are each independently 0 to
Represents an integer of 8, p and r each independently represent an integer of 0 to 6, and s represents an integer of 0 to 4. X 1 and X 2 are each independently an acyloxy group, an oxalylene group, an acylthio group, a thioacyloxy group, a thioacylthio group, an acylaminooxy group, a thiocarbamate group, a dithiocarbamate group, a thiocarbonate group , Dithiocarbonate group, trithiocarbonate group, acyl group, carbonyl group, thiocyanate group, isothiocyanate group, cyanate group, isocyanate group,
A monodentate or bidentate ligand coordinated with a group selected from the group consisting of a halogen atom, a cyano group, an alkylthio group, an arylthio group, an alkoxy group and an aryloxy group, or a monodentate consisting of a dialkyl ketone or carbonamide Or LL 1 and LL 2 each independently represent the following general formula (IV-1) or (IV-2):

【化14】 (ただし、R1、R2、R5およびR6はそれぞれ独立に置換基
を表し、R3およびR4はそれぞれ独立に水素、アルキル基
またはアリール基を表し、aおよびbはそれぞれ独立に
0〜4の整数を表し、cおよびdはそれぞれ独立に0〜
2の整数を表し、R1とR2、R3とR4、R3とR5およびR4とR6
はそれぞれ互いに連結して環を形成していてもよい。)
により表される2座配位子を表し、m1およびm4はそれぞ
れ独立に0または1であり、m2およびm3はそれぞれ独立
に1〜4の整数を表し、m2またはm3が2以上のとき、X1
またはX2はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、また
X1同士またはX2同士が連結していてもよく、CIは電荷を
中和させるのに対イオンが必要な場合の対イオンを表
す。)により表されることを特徴とする。
Embedded image (However, R 1 , R 2 , R 5 and R 6 each independently represent a substituent, R 3 and R 4 each independently represent hydrogen, an alkyl group or an aryl group, and a and b each independently represent 0. Represents an integer of ~ 4, and c and d each independently represent 0 ~
Represents an integer of 2, R 1 and R 2 , R 3 and R 4 , R 3 and R 5 and R 4 and R 6
May be connected to each other to form a ring. )
Wherein m1 and m4 are each independently 0 or 1, m2 and m3 each independently represent an integer of 1 to 4, and when m2 or m3 is 2 or more, X 1
Or X 2 may be the same or different, and
X 1 and X 2 may be linked to each other, and CI represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge. ).

【0025】本発明の好ましい実施例による金属錯体色
素においては、M1およびM2はそれぞれRuであり、X1およ
びX2はそれぞれ独立にジチオカルバメート基、アシルア
ミノオキシ基、アシルオキシ基、オキザリレン基、イソ
シアネート基、シアネート基、イソチオシアネート基、
チオシアネート基、アルキルチオ基およびアリールチオ
基からなる群から選ばれた基で配位する1座または2座
の配位子を表し、BLは下記一般式B-1〜B-4:
In the metal complex dye according to a preferred embodiment of the present invention, M 1 and M 2 are each Ru, and X 1 and X 2 are each independently a dithiocarbamate group, an acylaminooxy group, an acyloxy group, an oxalylene group. , Isocyanate group, cyanate group, isothiocyanate group,
BL represents a monodentate or bidentate ligand coordinated by a group selected from the group consisting of a thiocyanate group, an alkylthio group and an arylthio group, and BL represents the following general formulas B-1 to B-4:

【化15】 (ただし、R21、R22、R23およびR24はそれぞれ独立にア
ルキル基、アルケニル基、アリール基、ヒドロキシル
基、アルコキシ基、アミノ基、アルコキシカルボニル
基、カルボキシル基、スルホン酸基、ホスホリル基、ホ
スホニル基またはハロゲン原子を表し、B-1〜B-4のどの
環の炭素原子に結合していてもよく、e, f,gおよび
hはそれぞれ独立に0〜8の整数を表す。)のいずれか
により表される配位子である。
Embedded image (However, R 21 , R 22 , R 23 and R 24 each independently represent an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an amino group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoryl group, Represents a phosphonyl group or a halogen atom, and may be bonded to any ring carbon atom of B-1 to B-4, and e, f, g and h each independently represent an integer of 0 to 8.) It is a ligand represented by any of them.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】[1] 金属錯体色素 本発明の光電変換素子に使用する金属錯体色素は、下記
一般式(I) : (LL1)m1(X1)m2M1(BL)M2(X2)m3(LL2)m4・CI ・・・(I) により表される。以下各構成成分について詳述する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION [1] Metal Complex Dye The metal complex dye used in the photoelectric conversion device of the present invention has the following general formula (I): (LL 1 ) m1 (X 1 ) m2 M 1 (BL) M 2 (X 2 ) m3 (LL 2 ) m4 · CI (I) Hereinafter, each component will be described in detail.

【0027】(A) 金属原子M1、M2 M1およびM2はそれぞれ金属原子を表し、M1とM2は同じで
も異なっていてもよい。M1およびM2は、好ましくは4配
位または6配位が可能な金属であり、より好ましくはR
u、Fe、Os、Cu、W、Cr、Mo、Ni、Pd、Pt、Co、Ir、R
h、Re、MnまたはZnであり、特に好ましくはRu、Fe、Os
またはCuであり、最も好ましくはRuである。
(A) Metal atoms M 1 , M 2 M 1 and M 2 each represent a metal atom, and M 1 and M 2 may be the same or different. M 1 and M 2 are preferably a metal capable of 4 or 6 coordination, more preferably R
u, Fe, Os, Cu, W, Cr, Mo, Ni, Pd, Pt, Co, Ir, R
h, Re, Mn or Zn, particularly preferably Ru, Fe, Os
Or, it is Cu, most preferably Ru.

【0028】(B) 配位子X1,X2 一般式(I) 中、X1およびX2は1座または2座の配位子を
表し、それぞれ独立にアシルオキシ基(好ましくは炭素
原子数1〜20、例えばアセチルオキシ、ベンゾイルオキ
シ等)、オキザリレン(-OC(O)C(O)O-)基、アシルチオ
基(好ましくは炭素原子数1〜20、例えばアセチルチ
オ、ベンゾイルチオ等)、チオアシルオキシ基(好まし
くは炭素原子数1〜20、例えばチオアセチルオキシ(CH
3C(S)O-)、チオベンゾイルオキシ等)、チオアシルチオ
基(好ましくは炭素原子数1〜20、例えばチオアセチル
チオ(CH3C(S)S-)、チオベンゾイルチオ(PhC(S)CS-)
等)、アシルアミノオキシ基(好ましくは炭素原子数1
〜20、例えばN-メチルベンゾイルアミノオキシ(PhC(O)
N(CH3)O-)、アセチルアミノオキシ(CH3C(O)NHO-)、p
-トルオイルアミノオキシ等)、チオカルバメート基
(好ましくは炭素原子数1〜20、例えばN,N-ジエチルチ
オカルバメート、N,N-ジメチルチオカルバメート等)、
ジチオカルバメート基(好ましくは炭素原子数1〜20、
例えばN,N-ジベンジルジチオカルバメート((PhCH2)2N
C(S)S-)、N,N-ジメチルジチオカルバメート((CH3)2NC
(S)S-)等)、チオカルボネート基(好ましくは炭素原子
数1〜20、例えばエチルチオカルボネート、メチルチオ
カルボネート等)、ジチオカルボネート基(好ましくは
炭素原子数1〜20、例えばエチルジチオカルボネート
(C2H5OC(S)S-))、トリチオカルボネート基(好まし
くは炭素原子数1〜20、例えばエチルトリチオカルボネ
ート(C2H5SC(S)S-)等)、アシル基(好ましくは炭素
原子数1〜20、例えばアセチル、ベンゾイル等)、カル
ボニル基(-CO)、ジアルキルケトン(好ましくは炭素
原子数3〜20、例えばアセトン((CH3)2CO・・・)、CH3C
(O・・・)CH2C(O・・・)CH3等(・・・は配位結合を表す)、ア
セチルアセトン等)、カルボンアミド(好ましくは炭素
原子数1〜20、例えばCH3NHC(CH3)O・・・、・・・OC(NH2)-C
(NH2)O・・・等)、チオシアネート基、イソチオシアネー
ト基、シアネート基、イソシアネート基、ハロゲン原子
(好ましくは塩素、臭素、ヨウ素)、シアノ基、アルキ
ルチオ基(好ましくは炭素原子数1〜20、例えばメタン
チオ、エチレンジチオ、プロピレンジチオ等)、アリー
ルチオ基(好ましくは炭素原子数6〜20、例えばベンゼ
ンチオ、1,2-フェニレンジチオ等)、アルコキシ基(好
ましくは炭素原子数1〜20、例えばメトキシ等)、およ
びアリールオキシ基(好ましくは炭素原子数6〜20、例
えばフェノキシ、1,2-フェニレンジオキシ等)からなる
群から選ばれた基で配位する配位子である。
(B) Ligands X 1 and X 2 In the general formula (I), X 1 and X 2 each represent a monodentate or bidentate ligand, and each independently represents an acyloxy group (preferably having no carbon atom). 1-20, for example, acetyloxy, benzoyloxy, etc.), oxalylene (-OC (O) C (O) O-) group, acylthio group (preferably having 1-20 carbon atoms, for example, acetylthio, benzoylthio, etc.), thiol An acyloxy group (preferably having 1 to 20 carbon atoms such as thioacetyloxy (CH
3 C (S) O-) thio benzoyloxy), Chioashiruchio group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example, thio-acetyl thio (CH 3 C (S) S-), thio benzoyl thio (PhC (S) CS-)
Etc.), an acylaminooxy group (preferably having 1 carbon atom)
-20, for example, N-methylbenzoylaminooxy (PhC (O)
N (CH 3 ) O-), acetylaminooxy (CH 3 C (O) NHO-), p
-Toluoylaminooxy, etc.), thiocarbamate groups (preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as N, N-diethylthiocarbamate, N, N-dimethylthiocarbamate, etc.),
Dithiocarbamate group (preferably having 1 to 20 carbon atoms,
For example, N, N-dibenzyldithiocarbamate ((PhCH 2 ) 2 N
C (S) S -), N, N- dimethyldithiocarbamate ((CH 3) 2 NC
(S) S-) etc.), a thiocarbonate group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example, ethylthiocarbonate, methylthiocarbonate and the like), a dithiocarbonate group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example, ethyl dithiocarbonate (C 2 H 5 OC (S ) S-)), trithiocarbonate group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example ethyl trithiocarbonate (C 2 H 5 SC (S ) S- )), An acyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms such as acetyl and benzoyl), a carbonyl group (—CO), a dialkyl ketone (preferably having 3 to 20 carbon atoms such as acetone ((CH 3 ) 2 ) CO ···), CH 3 C
(O ···) CH 2 C ( O ···) CH 3 , etc. (... represents a coordinate bond), acetylacetone), carboxylic amide (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example CH 3 NHC (CH 3 ) O ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ OC (NH 2 ) -C
(NH 2 ) O, etc.), thiocyanate group, isothiocyanate group, cyanate group, isocyanate group, halogen atom (preferably chlorine, bromine, iodine), cyano group, alkylthio group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) For example, methanethio, ethylenedithio, propylenedithio, etc.), an arylthio group (preferably having 6 to 20 carbon atoms, such as benzenethio, 1,2-phenylenedithio, etc.), an alkoxy group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as methoxy And a ligand selected from the group consisting of aryloxy groups (preferably having 6 to 20 carbon atoms, for example, phenoxy, 1,2-phenylenedioxy and the like).

【0029】一般式(I) において、配位子X1およびX2
数を表すm2、m3はそれぞれ独立に1〜4の整数を表し、
好ましくは1または2である。m2またはm3が2以上のと
き、X1またはX2はそれぞれ同じでも異なっていてもよい
し、またX1同士またはX2同士が連結してもよい。
In the general formula (I), m2 and m3 representing the numbers of the ligands X 1 and X 2 each independently represent an integer of 1 to 4,
Preferably it is 1 or 2. When m2 or m3 is 2 or more, to X 1 or X 2 may be the same or different, respectively, also may be connected is X 1 or between X 2 together.

【0030】m2およびm3がそれぞれ1のとき、X1または
X2はそれぞれ2座配位子であるのが好ましく、具体的に
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、アルキルチオ基またはアリールチオ基
で配位する配位子、あるいはジアルキルケトンまたはカ
ルボンアミドからなる配位子が好ましい。
When m2 and m3 are each 1, X 1 or
X 2 is preferably a bidentate ligand, specifically, an acyloxy group, an oxalylene group, an acylthio group, a thioacyloxy group, a thioacylthio group, an acylaminooxy group, a thiocarbamate group, a dithiocarbamate group,
A ligand coordinated with a thiocarbonate group, a dithiocarbonate group, a trithiocarbonate group, an alkylthio group or an arylthio group, or a ligand composed of a dialkyl ketone or a carbonamide is preferred.

【0031】またm2およびm3がそれぞれ2以上の場合、
X1あるいはX2は1座配位子であるのが好ましく、具体的
にはアシル基、カルボニル基、チオシアネート基、イソ
チオシアネート基、シアネート基、イソシアネート基、
ハロゲン原子、シアノ基、アルキルチオ基、アリールチ
オ基、アルコキシ基またはアリールオキシ基で配位する
配位子、あるいはジアルキルケトンまたはカルボンアミ
ドからなる配位子が好ましい。このときX1およびX2は同
じでも異なってもよいが、同じであるのが好ましい。
When m2 and m3 are each 2 or more,
X 1 or X 2 is preferably a monodentate ligand, specifically, an acyl group, a carbonyl group, a thiocyanate group, an isothiocyanate group, a cyanate group, an isocyanate group,
A ligand coordinated with a halogen atom, a cyano group, an alkylthio group, an arylthio group, an alkoxy group or an aryloxy group, or a ligand composed of a dialkyl ketone or a carbonamide is preferred. At this time, X 1 and X 2 may be the same or different, but are preferably the same.

【0032】X1およびX2の具体例を以下に示すが、本発
明はこれらに限定されるものではない。なおここに示す
構造式は幾つも取りうる共鳴構造のうちの1つの極限構
造にすぎず、共有結合(−で表す)と配位結合(・・・
で表す)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 of X 1 and X 2 are shown below, but the present invention is not limited to these. It should be noted that the structural formula shown here is only one limit structure among a number of resonance structures that can be taken, and a covalent bond (represented by-) and a coordination bond (...)
Is also a formal distinction, not an absolute distinction.

【0033】[0033]

【化16】 Embedded image

【0034】[0034]

【化17】 Embedded image

【0035】[0035]

【化18】 Embedded image

【0036】(C) 2座配位子LL1,LL2 2座配位子LL1 およびLL2はそれぞれ独立に上記一般式
(II)により表される。LL1 およびLL2は同じでも異なっ
てもよいが、同じであるのが好ましい。一般式(II)中、
ZaおよびZbはそれぞれ独立に5または6員環を形成しう
る非金属原子群を表す。 ZaおよびZbは炭素、酸素、水
素、窒素、硫黄、リンおよびハロゲン原子からなる群か
ら選ばれた元素により構成されるのが好ましく、芳香族
環を形成するのが好ましい。
[0036] (C) 2 bidentate ligand LL 1, LL 2 2 bidentate ligand LL 1 and LL 2 are each independently the general formula
(II). LL 1 and LL 2 may be the same or different, but are preferably the same. In the general formula (II),
Za and Zb each independently represent a nonmetallic atomic group capable of forming a 5- or 6-membered ring. Za and Zb are preferably constituted by an element selected from the group consisting of carbon, oxygen, hydrogen, nitrogen, sulfur, phosphorus and halogen atoms, and preferably form an aromatic ring.

【0037】ZaおよびZbによりそれぞれ独立に形成され
る芳香族環としては、6員環の場合はピリジン環、ピリ
ミジン環、ピラジン環またはピリダジン環が好ましく、
また5員環の場合はピラゾール環、イミダゾール環、ト
リアゾール環、チアゾール環、オキサゾール環、ベンゾ
イミダゾール環、ベンゾトリアゾール環、ベンゾオキサ
ゾール環またはベンゾチアゾール環が好ましい。なかで
もピリジン環、イミダゾール環およびベンゾイミダゾー
ル環がより好ましい。
The aromatic ring independently formed by Za and Zb is preferably a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring or a pyridazine ring in the case of a 6-membered ring.
In the case of a 5-membered ring, a pyrazole ring, an imidazole ring, a triazole ring, a thiazole ring, an oxazole ring, a benzimidazole ring, a benzotriazole ring, a benzoxazole ring or a benzothiazole ring is preferable. Among them, a pyridine ring, an imidazole ring and a benzimidazole ring are more preferred.

【0038】LL1およびLL2としては、それぞれ独立に下
記一般式(IV-1)または一般式(IV-2)により表されるも
のがより好ましい。
More preferably, LL 1 and LL 2 are each independently represented by the following formula (IV-1) or (IV-2).

【化19】 一般式(IV-1)および一般式(IV-2)の各々において、
R1、R2、R5およびR6はそれぞれ独立に置換基を表し、好
ましくはアルキル基(好ましくは炭素原子数1〜20、例
えばメチル、エチル、i-プロピル、t-ブチル、ベンジ
ル、4-カルボキシルメチル等)、アルケニル基(好まし
くは炭素原子数2〜20、例えばビニル、アリル、オレイ
ル等)、アリール基(好ましくは炭素原子数6〜26、例
えばフェニル、2-ナフチル、4-カルボキシルフェニル
等)、ヒドロキシル基、アルコキシ基(好ましくは炭素
原子数1〜20、例えばメトキシ、2-カルボキシエトキシ
等)、アミノ基(好ましくは炭素原子数0〜20、例えば
アミノ、N,N-ジメチルアミノ、アニリノ等)、アルコキ
シカルボニル基(好ましくは炭素原子数2〜20、例えば
エトキシカルボニル等)、カルボキシル基、スルホン酸
基(-SO3H)、ホスホリル基(好ましくは炭素原子数0
〜20、例えば-OP(O)(OH)2、-OP(O)(OC2H5)2)、ホスホニ
ル基(好ましくは炭素原子数0〜20、例えば-P(O)(O
H)2、-P(O)(OC2H5)2等)、またはハロゲン原子(例え
ば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等)を表し、より好ま
しくはアルキル基、アルケニル基、ヒドロキシル基、ア
ルコキシ基、カルボキシル基、スルホン酸基、ホスホリ
ル基またはホスホニル基を表す。
Embedded image In each of the general formulas (IV-1) and (IV-2),
R 1 , R 2 , R 5 and R 6 each independently represent a substituent, preferably an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example, methyl, ethyl, i-propyl, t-butyl, benzyl, 4 -Carboxymethyl, etc.), alkenyl groups (preferably having 2 to 20 carbon atoms, for example, vinyl, allyl, oleyl, etc.), aryl groups (preferably having 6 to 26 carbon atoms, for example, phenyl, 2-naphthyl, 4-carboxylphenyl) Etc.), hydroxyl group, alkoxy group (preferably having 1 to 20 carbon atoms such as methoxy, 2-carboxyethoxy and the like), amino group (preferably having 0 to 20 carbon atoms such as amino, N, N-dimethylamino, Anilino), an alkoxycarbonyl group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, such as ethoxycarbonyl), a carboxyl group, a sulfonic acid group (—SO 3 H), a phosphoryl group (preferably Preferably 0 carbon atoms
20, for example, -OP (O) (OH) 2 , -OP (O) (OC 2 H 5) 2), a phosphonyl group (preferably 0 to 20 carbon atoms, such as -P (O) (O
H) 2 , —P (O) (OC 2 H 5 ) 2, etc.) or a halogen atom (eg, fluorine, chlorine, bromine, iodine, etc.), more preferably an alkyl group, an alkenyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group Represents a group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoryl group or a phosphonyl group.

【0039】aおよびbはそれぞれ独立に0〜4の整数
を表し、好ましくは0〜2の整数を表し、より好ましく
は0または1を表す。
A and b each independently represent an integer of 0-4, preferably an integer of 0-2, more preferably 0 or 1.

【0040】R3およびR4はそれぞれ独立に水素、アルキ
ル基またはアリール基を表し、より好ましくはアルキル
基を表す。R3およびR4の好ましい例はR1と同じである。
またcおよびdはそれぞれ独立に0〜2の整数を表す。
さらにR1とR2、R3とR4、R3とR5およびR4とR6はそれぞれ
互いに連結して、環を形成していてもよい。
R 3 and R 4 each independently represent hydrogen, an alkyl group or an aryl group, more preferably an alkyl group. Preferred examples of R 3 and R 4 are the same as R 1 .
Further, c and d each independently represent an integer of 0 to 2.
Further, R 1 and R 2 , R 3 and R 4 , R 3 and R 5, and R 4 and R 6 may be connected to each other to form a ring.

【0041】一般式(I) により表される本発明の金属錯
体色素のLL1およびLL22の具体例を以下に示すが、本発
明はこれらに限定されるものではない。
[0041] While specific examples of LL 1 and LL 22 of the metal complex dye of the present invention represented by the general formula (I) shown below, the present invention is not limited thereto.

【0042】[0042]

【化20】 Embedded image

【0043】[0043]

【化21】 Embedded image

【0044】[0044]

【化22】 Embedded image

【0045】(D) 配位子BL 一般式(I) 中、 BLは金属原子に対して窒素で2座配位
できる部位を2個以上有する配位子を表す。2座配位で
きる部位を3個以上有する場合は、式(I) のM1およびM2
以外に配位金属を有していてもよい。BLは好ましくは上
記一般式(III-1)、(III-2)または(III-3)により表され
る。一般式(III-1)〜(III-3)中、Zc、Zd、ZeおよびZfは
それぞれ独立に5または6員環を形成しうる非金属原子
群を表し、炭素、酸素、水素、窒素、硫黄、リンおよび
ハロゲン原子からなる群から選ばれた元素により構成さ
れるのが好ましく、芳香族環を形成するのがより好まし
い。これらの環の2つ以上が互いに結合して縮環を形成
していてもよい。
(D) Ligand BL In the general formula (I), BL represents a ligand having two or more sites capable of bidentate coordination with nitrogen to a metal atom. When there are three or more sites capable of bidentate coordination, M 1 and M 2 of the formula (I)
And a coordinating metal. BL is preferably represented by the above general formula (III-1), (III-2) or (III-3). In the general formulas (III-1) to (III-3), Zc, Zd, Ze and Zf each independently represent a non-metal atom group capable of forming a 5- or 6-membered ring, and include carbon, oxygen, hydrogen, nitrogen, It is preferably composed of an element selected from the group consisting of sulfur, phosphorus and halogen atoms, and more preferably forms an aromatic ring. Two or more of these rings may be bonded to each other to form a condensed ring.

【0046】ZcおよびZdによりそれぞれ独立に形成され
る好ましい芳香族環はZaと同様であり、より好ましくは
ピリジン環またはイミダゾール環であり、さらに好まし
くはピリジン環である。またZeおよびZfによりそれぞれ
独立に形成される環はピラジン環、ピリダジン環または
テトラジン環であるのが好ましく、ピラジン環であるの
がさらに好ましい。
A preferred aromatic ring independently formed by Zc and Zd is the same as Za, more preferably a pyridine ring or an imidazole ring, and further preferably a pyridine ring. The ring independently formed by Ze and Zf is preferably a pyrazine ring, a pyridazine ring or a tetrazine ring, and more preferably a pyrazine ring.

【0047】一般式(III-1)〜(III-3)の配位子の具体例
としては下記一般式B-1〜B-10により示すものが挙げら
れる。
Specific examples of the ligands represented by the general formulas (III-1) to (III-3) include those represented by the following general formulas B-1 to B-10.

【化23】 一般式B-1〜B-10中、R21〜R30はそれぞれ独立に置換基
を表し、B-1〜B-10のどの環の炭素原子上に置換してい
てもよい。R21〜R30は好ましくはアルキル基、アルケニ
ル基、アリール基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、ア
ミノ基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ス
ルホン酸基、ホスホリル基、ホスホニル基またはハロゲ
ン原子を表し、より好ましい例はR1に例示したものと同
じである。
Embedded image In the general formulas B-1 to B-10, R 21 to R 30 each independently represent a substituent, and may be substituted on any ring carbon atom of B-1 to B-10. R 21 to R 30 preferably represent an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an amino group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoryl group, a phosphonyl group or a halogen atom, and are more preferable. examples are the same as those exemplified R 1.

【0048】e, f, g、h、j、kおよびqはそれそ
れ独立に0〜8の整数を表し、pおよびrはそれぞれ独
立に0〜6の整数を表し、sは0〜4の整数を表す。い
ずれも0〜2の整数であるのが好ましい。
E, f, g, h, j, k and q each independently represent an integer of 0-8, p and r each independently represent an integer of 0-6, and s represents 0-4. Represents an integer. Each is preferably an integer of 0 to 2.

【0049】配位子BLは、B-1〜B-4、B-7およびB-10の
いずれかにより表されるのが好ましく、B-1〜B-4または
B-10により表されるのがより好ましく、B-1〜B-4により
表されるのがさらに好ましい。
The ligand BL is preferably represented by any of B-1 to B-4, B-7 and B-10, and is preferably represented by B-1 to B-4 or
It is more preferably represented by B-10, and even more preferably by B-1 to B-4.

【0050】架橋配位子BLの具体例を以下に示すが、本
発明はこれらに限定されるものではない。
Specific examples of the bridging ligand BL are shown below, but the present invention is not limited thereto.

【0051】[0051]

【化24】 Embedded image

【0052】[0052]

【化25】 Embedded image

【0053】(E) 対イオンCI 一般式(I) 中、CIは電荷を中和させるのに対イオンが必
要な場合の対イオンを表す。色素が陽イオンまたは陰イ
オンであるか、あるいは正味のイオン電荷を有するかど
うかは、色素中の金属、配位子および置換基に依存す
る。置換基が解離性基を有する場合、解離して負電荷を
持っても良く、この場合にも分子全体の電荷はCIにより
中和される。典型的な陽イオンは無機または有機のアン
モニウムイオン(例えばテトラアルキルアンモニウムイ
オン、ピリジニウムイオン等)およびアルカリ金属イオ
ンである。一方、陰イオンは無機または有機の陰イオン
のいずれでもよく、例えばハロゲン陰イオン、(例えば
フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化
物イオン等)、置換アリールスルホン酸イオン(例えば
p-トルエンスルホン酸イオン、p-クロロベンゼンスルホ
ン酸イオン等)、アリールジスルホン酸イオン(例えば
1,3-ベンゼンジスルホン酸イオン、1,5-ナフタレンジス
ルホン酸イオン、2,6-ナフタレンジスルホン酸イオン
等)、アルキル硫酸イオン(例えばメチル硫酸イオン
等)、硫酸イオン、チオシアン酸イオン、過塩素酸イオ
ン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロホス
フェートイオン、ピクリン酸イオン、酢酸イオン、トリ
フルオロメタンスルホン酸イオン等が挙げられる。さら
に電荷均衡対イオンとして、イオン性ポリマーあるい
は、色素と逆電荷を有する他の色素を用いてもよいし、
金属錯イオン(例えば、ビスベンゼン-1,2-ジチオラト
ニッケル(III) )も使用可能である。
(E) Counter ion CI In the general formula (I), CI represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge. Whether a dye is a cation or anion, or has a net ionic charge, depends on the metal, ligand, and substituents in the dye. When the substituent has a dissociable group, it may dissociate and have a negative charge, and in this case also, the charge of the entire molecule is neutralized by CI. Typical cations are inorganic or organic ammonium ions (eg, tetraalkylammonium ions, pyridinium ions, etc.) and alkali metal ions. On the other hand, the anion may be either an inorganic or organic anion, such as a halogen anion (eg, a fluoride ion, a chloride ion, a bromide ion, an iodide ion), or a substituted aryl sulfonate ion (eg,
p-toluenesulfonate ion, p-chlorobenzenesulfonate ion, etc., aryldisulfonate ion (for example,
1,3-benzenedisulfonate ion, 1,5-naphthalenedisulfonic acid ion, 2,6-naphthalenedisulfonic acid ion, etc.), alkyl sulfate ion (eg, methyl sulfate ion), sulfate ion, thiocyanate ion, perchloric acid Ion, tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion, picrate ion, acetate ion, trifluoromethanesulfonate ion and the like. Further, as the charge-balancing counterion, an ionic polymer or another dye having a charge opposite to that of the dye may be used,
Metal complex ions (eg, bisbenzene-1,2-dithiolatonickel (III)) can also be used.

【0054】(F) 結合基 一般式(I)により表される色素は、半導体微粒子の表面
に対する適当な結合基(interlocking group)を少なく
とも1つ以上有しているのが好ましい。好ましい結合基
としては、カルボキシル(COOH)基、スルホン酸(SO
3H)基、ホスホン酸(-P(O)(OH)2)基、リン酸(-OP(O)
(OH)2)基、ヒドロキシル基等の酸性基(解離性のプロト
ンを有する置換基)であり、またはオキシム、ジオキシ
ム、ヒドロキシキノリン、サリチレートおよびα−ケト
エノレートのようなπ伝導性を有するキレート化基が挙
げられる。なかでも、カルボキシル基、リン酸基、ホス
ホン酸基が特に好ましい。これらの基はアルカリ金属等
と塩を形成していてもよく、また分子内塩を形成してい
てもよい。
(F) Bonding Group The dye represented by the general formula (I) preferably has at least one suitable interlocking group for the surface of the semiconductor fine particles. Preferred linking groups include carboxyl (COOH) groups, sulfonic acids (SO
3 H) group, phosphonic acid (-P (O) (OH) 2 ) group, phosphoric acid (-OP (O)
An acidic group (substituent having a dissociable proton) such as an (OH) 2 ) group or a hydroxyl group, or a π-conductive chelating group such as oxime, dioxime, hydroxyquinoline, salicylate and α-ketoenolate. Is mentioned. Among them, a carboxyl group, a phosphate group, and a phosphonate group are particularly preferred. These groups may form a salt with an alkali metal or the like, or may form an intramolecular salt.

【0055】これらの結合基はBL、LL1またはLL2に含ま
れているのが好ましく、R1〜R6およびR21〜R30のいずれ
かに含まれているのがより好ましい。一般式(I)により
表される金属錯体色素中のこれらの結合基の数は1〜8
が好ましく、2〜6がより好ましく、2〜4が特に好ま
しい。
[0055] These linking groups BL, is preferably included in the LL 1 or LL 2, what is included in any of the R 1 to R 6 and R 21 to R 30 are more preferred. The number of these bonding groups in the metal complex dye represented by the general formula (I) is 1 to 8
Is preferable, 2-6 are more preferable, and 2-4 are especially preferable.

【0056】(G) 金属錯体色素の具体例 上記金属錯体色素のうち、特に好ましいものは下記一般
式(I) : (LL1)m1(X1)m2M1(BL)M2(X2)m3(LL2)m4・CI ・・・(I) (ただし、M1およびM2はそれぞれ4または6配位可能な
金属原子を表し、BLは上記一般式B-1〜B-10(ただし、R
21〜R30はそれぞれ独立に置換基を表し、B-1〜B-10のど
の環の炭素原子に結合していてもよく、e,f,g,
h,j,kおよびqはそれそれ独立に0〜8の整数を表
し、pおよびrはそれぞれ独立に0〜6の整数を表し、
sは0〜4の整数を表す。)のいずれかにより表され、
X1およびX2はそれぞれ独立にアシルオキシ基、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、アシル
基、カルボニル基、チオシアネート基、イソチオシアネ
ート基、シアネート基、イソシアネート基、ハロゲン原
子、シアノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アル
コキシ基およびアリールオキシ基からなる群から選ばれ
た基で配位する1座または2座の配位子、あるいはジア
ルキルケトンまたはカルボンアミドからなる1座または
2座の配位子を表し、LL1およびLL2はそれぞれ独立に上
記一般式(IV-1)または(IV-2)(ただし、R1、R2、R5およ
びR6はそれぞれ独立に置換基を表し、aおよびbはそれ
ぞれ独立に0〜4の整数を表し、cおよびdはそれぞれ
独立に0〜2の整数を表し、R11とR12、R3とR4、R3とR
15およびR4とR16はそれぞれ互いに連結して環を形成し
ていてもよい。)により表される2座配位子を表し、m1
およびm4はそれぞれ独立に0または1であり、m2および
m3はそれぞれ独立に1〜4の整数を表し、m2またはm3が
2以上のとき、X1またはX2はそれぞれ同じでも異なって
いてもよく、またX1同士またはX2同士が連結していても
よく、CIは電荷を中和させるのに対イオンが必要な場合
の対イオンを表す。)により表されることを特徴とす
る。
(G) Specific Examples of Metal Complex Dyes Among the above metal complex dyes, particularly preferred are the following formulas (I): (LL 1 ) m1 (X 1 ) m2 M 1 (BL) M 2 (X 2 ) m3 (LL 2 ) m4 · CI (I) (where M 1 and M 2 each represent a metal atom capable of coordinating 4 or 6 and BL is the above-mentioned general formula B-1 to B-10 ( Where R
21 to R 30 each independently represent a substituent, which may be bonded to any ring carbon atom of B-1 to B-10, e, f, g,
h, j, k and q each independently represent an integer of 0 to 8, p and r each independently represent an integer of 0 to 6,
s represents an integer of 0 to 4. ),
X 1 and X 2 are each independently an acyloxy group, an oxalylene group, an acylthio group, a thioacyloxy group, a thioacylthio group, an acylaminooxy group, a thiocarbamate group, a dithiocarbamate group, a thiocarbonate group, a dithiocarbonate group, a trithiol group. A group selected from the group consisting of carbonate groups, acyl groups, carbonyl groups, thiocyanate groups, isothiocyanate groups, cyanate groups, isocyanate groups, halogen atoms, cyano groups, alkylthio groups, arylthio groups, alkoxy groups and aryloxy groups. Represents a monodentate or bidentate ligand to be coordinated, or a monodentate or bidentate ligand composed of a dialkyl ketone or carbonamide, and LL 1 and LL 2 each independently represent the above-mentioned general formula (IV-1) Or (IV-2) (where R 1 , R 2 , R 5 and R 6 are each independently substituted A and b each independently represent an integer of 0 to 4, c and d each independently represent an integer of 0 to 2, R 11 and R 12 , R 3 and R 4 , R 3 and R
15 and R 4 and R 16 may be connected to each other to form a ring. ) Represents a bidentate ligand represented by m1
And m4 are each independently 0 or 1, m2 and
m3 each independently represents an 1-4 integer, when m2 or m3 is 2 or more, X 1 or X 2 may be the same or different and each also be linked is X 1 or between X 2 together Alternatively, CI represents a counter ion where a counter ion is required to neutralize the charge. ).

【0057】特に好ましい金属錯体色素は、下記一般式
(V): (LL1)m1(X1)m2Ru(BL)Ru(X2)m3(LL2)m4・CI ・・・(V) により表されるルテニウム錯体色素であり、X1およびX2
はそれぞれ独立にジチオカルバメート基、アシルアミノ
オキシ基、アシルオキシ基、オキザリレン基、イソシア
ネート基、シアネート基、イソチオシアネート基、チオ
シアネート基、アルキルチオ基およびアリールチオ基か
らなる群から選ばれた基で配位する1座または2座の配
位子を表し、BLは上記一般式B-1〜B-4(ただし、R21、R
22、R23およびR24はそれぞれ独立にアルキル基、アルケ
ニル基、アリール基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、
アミノ基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、
スルホン酸基、ホスホリル基、ホスホニル基またはハロ
ゲン原子を表し、B-1〜B-4のどの環の炭素原子に結合し
ていてもよく、e, f, gおよびhはそれぞれ独立に0
〜8の整数を表す。)のいずれかにより表される配位子
であり、LL1およびLL2はそれぞれ独立に上記一般式(IV-
1)または(IV-2)(ただし、R1、R2、R5およびR6はそれぞ
れ独立に置換基を表し、aおよびbはそれぞれ独立に0
〜4の整数を表し、cおよびdはそれぞれ独立に0〜2
の整数を表し、R11とR12、R3とR4、R3とR15およびR4とR
16はそれぞれ互いに連結して環を形成していてもよ
い。)により表される2座配位子を表す。
Particularly preferred metal complex dyes are represented by the following general formula:
(V): (LL 1) m1 (X 1) is m2 Ru (BL) Ru (X 2) m3 (LL 2) ruthenium complex dye represented by m4 · CI ··· (V), X 1 and X 2
Is independently coordinated with a group selected from the group consisting of a dithiocarbamate group, an acylaminooxy group, an acyloxy group, an oxalylene group, an isocyanate group, a cyanate group, an isothiocyanate group, a thiocyanate group, an alkylthio group and an arylthio group. Represents a bidentate or bidentate ligand, and BL represents the above general formulas B-1 to B-4 (provided that R 21 , R 21
22 , R 23 and R 24 are each independently an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a hydroxyl group, an alkoxy group,
Amino group, alkoxycarbonyl group, carboxyl group,
Represents a sulfonic acid group, a phosphoryl group, a phosphonyl group or a halogen atom, and may be bonded to any ring carbon atom of B-1 to B-4, and e, f, g and h are each independently 0
Represents an integer of 88. ), And LL 1 and LL 2 are each independently the above-mentioned general formula (IV-
1) or (IV-2) (where R 1 , R 2 , R 5 and R 6 each independently represent a substituent, and a and b each independently represent 0
Represents an integer of 4 to 4, and c and d each independently represent 0 to 2
R 11 and R 12 , R 3 and R 4 , R 3 and R 15 and R 4 and R
16 may be mutually connected to form a ring. ) Represents a bidentate ligand represented by

【0058】このような金属錯体色素の具体例を以下に
示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。な
お以下の具体例中、L-5'・・・等の「’」のついた配位
子は、L-5・・・等の配位子のカルボキシル基からプロ
トンが解離し、カルボキシレートアニオンとなったもの
を示す。ただし、L-5'・・・等はそれぞれL-5・・・と
の平衡状態にあってもよく、それに対応して対イオンCI
の構造も変化してもよい。
Specific examples of such a metal complex dye are shown below, but the present invention is not limited thereto. In the following specific examples, the ligands with “′” such as L-5 ′ are dissociated from protons from the carboxyl group of the ligand such as L-5, and the carboxylate anion It shows what became. However, L-5 ', etc. may be in equilibrium with L-5, respectively, and the corresponding counter ion CI
May also change.

【0059】[0059]

【化26】 Embedded image

【0060】[0060]

【化27】 Embedded image

【0061】[0061]

【化28】 Embedded image

【0062】[0062]

【化29】 Embedded image

【0063】[0063]

【化30】 Embedded image

【0064】[0064]

【化31】 Embedded image

【0065】[0065]

【化32】 Embedded image

【0066】[0066]

【化33】 Embedded image

【0067】[0067]

【化34】 Embedded image

【0068】[0068]

【化35】 Embedded image

【0069】[0069]

【化36】 Embedded image

【0070】[0070]

【化37】 Embedded image

【0071】本発明に用いる一般式(I) により表される
金属錯体色素の合成は、Inorg. Chem. Acta., 206, 69
(1993)、Inorg. Chem., 29, 1888(1990)、J. Am. Chem.
Soc.,109, 2691(1987)、Inorg. Chem., 29, 4750(199
0)、Inorg. Chem., 28, 1520(1989)、Inorg. Chem., 2
9, 167(1990)等の文献中に引用された方法を参考にして
行える。
The synthesis of the metal complex dye represented by formula (I) used in the present invention is described in Inorg. Chem. Acta., 206 , 69.
(1993), Inorg. Chem., 29 , 1888 (1990), J. Am. Chem.
Soc., 109 , 2691 (1987), Inorg.Chem., 29 , 4750 (199
0), Inorg. Chem., 28 , 1520 (1989), Inorg. Chem., 2
9 , 167 (1990) and the like.

【0072】なお本発明の金属錯体色素がアルキル基、
アルケニル基、アルキニル基、アルキレン基等を含む場
合、それらは直鎖状でも分岐状でも良く、置換していて
も無置換でも良い。また本発明の金属錯体色素がアリー
ル基、ヘテロ環基、シクロアルキル基等を含む時、それ
らは置換していても無置換でも良く、単環でも縮環して
いても良い。
The metal complex dye of the present invention has an alkyl group,
When it contains an alkenyl group, an alkynyl group, an alkylene group, etc., they may be linear or branched, and may be substituted or unsubstituted. When the metal complex dye of the present invention contains an aryl group, a heterocyclic group, a cycloalkyl group, etc., they may be substituted or unsubstituted, and may be monocyclic or condensed.

【0073】[2] 光電変換素子 本発明の光電変換素子は、感光層に上記金属錯体色素に
よって増感された半導体微粒子を有するものである。好
ましくは、図1に示すように、導電性支持体10、感光層
20、電荷移動層30および対極40の順に積層し、前記導電
性支持体層10を基材11および導電層12から構成し、前記
感光層20を本発明の金属錯体色素色素22によって増感さ
れた半導体微粒子21と当該半導体微粒子21の間の空隙に
充填された電解質30とから構成する。この光電変換素子
を外部回路に接続して仕事をさせるようにしたものが光
電気化学電池である。
[2] Photoelectric conversion element The photoelectric conversion element of the present invention has a photosensitive layer having semiconductor fine particles sensitized by the metal complex dye. Preferably, as shown in FIG. 1, a conductive support 10, a photosensitive layer
20, the charge transfer layer 30 and the counter electrode 40 are laminated in this order, the conductive support layer 10 is composed of the base material 11 and the conductive layer 12, and the photosensitive layer 20 is sensitized by the metal complex dye 22 of the present invention. Semiconductor fine particles 21 and an electrolyte 30 filled in voids between the semiconductor fine particles 21. A photoelectrochemical cell in which the photoelectric conversion element is connected to an external circuit to perform a work is provided.

【0074】本発明の金属錯体色素22により増感された
半導体微粒子21を含む感光層20に入射した光は色素22等
を励起し、励起された色素22等中の高エネルギーの電子
が半導体微粒子21の伝導帯に渡され、さらに拡散により
導電性支持体10に到達する。この時色素22等の分子は酸
化体となっている。光電気化学電池においては、導電性
支持体10中の電子が外部回路で仕事をしながら対極40お
よび電荷移動層30を経て色素22等の酸化体に戻り、色素
22が再生する。半導体層20は負極として働く。それぞれ
の層の境界(例えば導電性支持体10の導電層12と感光層
20との境界、感光層20と電荷移動層30との境界、電荷移
動層30と対極40との境界等)では、各層の構成成分同士
が相互に拡散混合していてもよい。以下各層について詳
細に説明する。
The light incident on the photosensitive layer 20 containing the semiconductor fine particles 21 sensitized by the metal complex dye 22 of the present invention excites the dyes 22 and the like, and the high-energy electrons in the excited dyes 22 and the like are used as the semiconductor fine particles. It is passed to the conduction band 21 and reaches the conductive support 10 by diffusion. At this time, molecules such as the dye 22 are oxidized. In the photoelectrochemical cell, the electrons in the conductive support 10 return to an oxidized form such as the dye 22 through the counter electrode 40 and the charge transfer layer 30 while working in an external circuit, and the dye
22 plays. The semiconductor layer 20 functions as a negative electrode. Each layer boundary (for example, the conductive layer 12 and the photosensitive layer of the conductive support 10)
At the boundary with 20, the boundary between the photosensitive layer 20 and the charge transfer layer 30, the boundary between the charge transfer layer 30 and the counter electrode 40, etc.), the constituent components of each layer may be mutually diffused and mixed. Hereinafter, each layer will be described in detail.

【0075】[A] 導電性支持体 導電性支持体としては、金属のように支持体そのものに
導電性があるものか、図1に示すように感光層側に導電
剤を含む導電層12を有するガラスまたはプラスチック製
の基板11を使用することができる。後者の場合、好まし
い導電剤としては金属(例えば白金、金、銀、銅、アル
ミニウム、ロジウム、インジウム等)、炭素、または導
電性金属酸化物(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等)が挙げられる。導電層
12の厚さは0.02〜10μm程度が好ましい。
[A] Conductive Support The conductive support may be a conductive support such as a metal or a conductive layer 12 containing a conductive agent on the photosensitive layer side as shown in FIG. A glass or plastic substrate 11 can be used. In the latter case, preferred conductive agents include metals (eg, platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium, indium, etc.), carbon, or conductive metal oxides (indium-tin composite oxide, tin oxide doped with fluorine). And the like). Conductive layer
The thickness of 12 is preferably about 0.02 to 10 μm.

【0076】導電性支持体は表面抵抗が低い程よい。好
ましい表面抵抗の範囲は100Ω/□以下であり、さらに
好ましくは40Ω/□以下である。表面抵抗の下限には特
に制限はないが、通常0.1Ω/□程度である。
The lower the surface resistance of the conductive support, the better. A preferred range of the surface resistance is 100 Ω / □ or less, more preferably 40 Ω / □ or less. The lower limit of the surface resistance is not particularly limited, but is usually about 0.1Ω / □.

【0077】導電性支持体側から光を照射する場合に
は、導電性支持体は光電気化学的に実質的に透明である
のが好ましい。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%以上であるのが好まし
く、70%以上が特に好ましい。透明導電性支持体として
は、ガラスまたはプラスチック等の透明基板の表面に導
電性金属酸化物からなる透明導電層を塗布または蒸着等
により形成したものが好ましい。なかでもフッ素をドー
ピングした二酸化スズからなる導電層を低コストのソー
ダ石灰フロートガラスでできた透明基板上に堆積した導
電性ガラスが好ましい。また低コストでフレキシブルな
光電変換素子または太陽電池とするには、透明ポリマー
フィルムに導電層を設けたものを用いるのがよい。透明
ポリマーフィルムには、テトラアセチルセルロース(TA
C)、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)、シンジオクタチックポリステ
レン(SPS)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリ
カーボネート(PC)、ポリアリレート(PAr)、ポリス
ルフォン(PSF)、ポリエステルスルフォン(PES)、ポ
リエーテルイミド(PEI)、環状ポリオレフィン、ブロ
ム化フェノキシ等がある。十分な透明性を確保するため
に、導電性金属酸化物の塗布量はガラスまたはプラスチ
ックの支持体1m2当たり0.01〜100gとするのが好まし
い。
When light is irradiated from the conductive support side, it is preferable that the conductive support is substantially transparent electrochemically. Substantially transparent means that light transmittance is 10
% Or more, preferably 50% or more, particularly preferably 70% or more. As the transparent conductive support, it is preferable that a transparent conductive layer made of a conductive metal oxide is formed on the surface of a transparent substrate such as glass or plastic by coating or vapor deposition. Of these, conductive glass in which a conductive layer made of tin dioxide doped with fluorine is deposited on a transparent substrate made of low-cost soda-lime float glass is preferable. For a low-cost and flexible photoelectric conversion element or solar cell, a transparent polymer film provided with a conductive layer is preferably used. For the transparent polymer film, tetraacetyl cellulose (TA
C), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), syndioctatic polysterene (SPS), polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), polyarylate (PAr), polysulfone (PSF), polyester sulfone (PES), polyetherimide (PEI), cyclic polyolefin, brominated phenoxy, and the like. In order to ensure sufficient transparency, the amount of the conductive metal oxide applied is preferably 0.01 to 100 g per 1 m 2 of a glass or plastic support.

【0078】透明導電性支持体の抵抗を下げる目的で金
属リードを用いるのが好ましい。金属リードの材質はア
ルミニウム、銅、銀、金、白金、ニッケル等の金属が好
ましく、特にアルミニウムおよび銀が好ましい。金属リ
ードは透明基板に蒸着、スパッタリング等で設置し、そ
の上にフッ素をドープした酸化スズ、またはITO膜か
らなる透明導電層を設けるのが好ましい。また透明導電
層を透明基板に設けた後、透明導電層上に金属リードを
設置するのも好ましい。金属リード設置による入射光量
の低下は10%以内、より好ましくは1〜5%である。
It is preferable to use a metal lead for the purpose of lowering the resistance of the transparent conductive support. The material of the metal lead is preferably a metal such as aluminum, copper, silver, gold, platinum, and nickel, and particularly preferably aluminum and silver. The metal lead is preferably provided on a transparent substrate by vapor deposition, sputtering, or the like, and a transparent conductive layer made of tin oxide doped with fluorine or an ITO film is preferably provided thereon. It is also preferable to provide a metal lead on the transparent conductive layer after providing the transparent conductive layer on the transparent substrate. The decrease in the amount of incident light due to the installation of the metal leads is within 10%, more preferably 1 to 5%.

【0079】[B] 感光層 本発明の金属錯体色素により増感された半導体微粒子を
含む感光層において、半導体微粒子はいわゆる感光体と
して作用し、光を吸収して電荷分離を行い、電子と正孔
を生ずる。色素増感された半導体微粒子では、光吸収お
よびこれによる電子および正孔の発生は主として色素に
おいて起こり、半導体微粒子はこの電子を受け取り、伝
達する役割を担う。
[B] Photosensitive Layer In the photosensitive layer containing semiconductor fine particles sensitized by the metal complex dye of the present invention, the semiconductor fine particles act as a so-called photoreceptor, absorb light to separate electric charges, and form electrons and positive electrons. Creates a hole. In the dye-sensitized semiconductor fine particles, light absorption and the resulting generation of electrons and holes mainly occur in the dye, and the semiconductor fine particles have a role of receiving and transmitting the electrons.

【0080】(1) 半導体微粒子 半導体微粒子としては、シリコン、ゲルマニウムのよう
な単体半導体、III-V系化合物半導体、金属のカルコゲ
ニド(例えば酸化物、硫化物、セレン化物等)、または
ペロブスカイト構造を有する化合物(例えばチタン酸ス
トロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ナトリウ
ム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム等)等を使用
することができる。
(1) Semiconductor Fine Particles Semiconductor fine particles include a simple semiconductor such as silicon or germanium, a III-V compound semiconductor, a metal chalcogenide (eg, oxide, sulfide, selenide, etc.), or a perovskite structure. Compounds (for example, strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, potassium niobate, etc.) can be used.

【0081】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、ビスマスの硫化物、カドミウム、鉛のセレン化物、
カドミウムのテルル化物等が挙げられる。他の化合物半
導体としては亜鉛、ガリウム、インジウム、カドミウム
等のリン化物、ガリウムヒ素、銅−インジウム−セレン
化物、銅−インジウム−硫化物等が挙げられる。
Preferred metal chalcogenides are titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium or tantalum oxide, cadmium, zinc, lead and silver. , Antimony, bismuth sulfide, cadmium, lead selenide,
And cadmium telluride. Other compound semiconductors include phosphides such as zinc, gallium, indium and cadmium, gallium arsenide, copper-indium-selenide, copper-indium-sulfide and the like.

【0082】本発明に用いる半導体の好ましい具体例
は、Si、TiO2、SnO2、Fe2O3、WO3、ZnO、Nb2O5、CdS、Z
nS、PbS、Bi2S3、CdSe、CdTe、GaP、InP、GaAs、CuIn
S2、CuInSe2等であり、さらに好ましくはTiO2、ZnO、Sn
O2、Fe2O3 、WO3、Nb2O5、CdS、PbS、CdSe、InP、GaA
s、CuInS2、CuInSe2であり、特に好ましくは、TiO2また
はNb 2O5であり、最も好ましくはTiO2である。
Preferred specific examples of the semiconductor used in the present invention
Is Si, TiOTwo, SnOTwo, FeTwoOThree, WOThree, ZnO, NbTwoOFive, CdS, Z
nS, PbS, BiTwoSThree, CdSe, CdTe, GaP, InP, GaAs, CuIn
STwo, CuInSeTwoAnd more preferably TiOTwo, ZnO, Sn
OTwo, FeTwoOThree, WOThree, NbTwoOFive, CdS, PbS, CdSe, InP, GaA
s, CuInSTwo, CuInSeTwoAnd particularly preferably, TiOTwoAlso
Is Nb TwoOFiveAnd most preferably TiOTwoIt is.

【0083】本発明に用いる半導体は単結晶でも多結晶
でもよい。変換効率の観点からは単結晶が好ましいが、
製造コスト、原材料確保、エネルギーペイバックタイム
等の観点からは多結晶が好ましい。
The semiconductor used in the present invention may be single crystal or polycrystal. From the viewpoint of conversion efficiency, a single crystal is preferable,
Polycrystal is preferred from the viewpoints of production cost, securing of raw materials, energy payback time and the like.

【0084】半導体微粒子の粒径は一般にnm〜μmのオ
ーダーであるが、投影面積を円に換算したときの直径か
ら求めた一次粒子の平均粒径は5〜200nmであるのが好
ましく、8〜100nmがより好ましい。また分散液中の半
導体微粒子(二次粒子)の平均粒径は0.01〜100μmが好
ましい。
The particle size of the semiconductor fine particles is generally on the order of nm to μm, but the average particle size of the primary particles obtained from the diameter when the projected area is converted into a circle is preferably from 5 to 200 nm, and from 8 to 200 nm. 100 nm is more preferred. The average particle size of the semiconductor fine particles (secondary particles) in the dispersion is preferably 0.01 to 100 μm.

【0085】粒径分布の異なる2種類以上の微粒子を混
合してもよく、この場合小さい粒子の平均サイズは5nm
以下であるのが好ましい。入射光を散乱させて光捕獲率
を向上させる目的で、粒径の大きな、例えば300nm程度
の半導体粒子を混合してもよい。
Two or more types of fine particles having different particle size distributions may be mixed. In this case, the average size of the small particles is 5 nm.
It is preferred that: For the purpose of improving the light capture rate by scattering incident light, semiconductor particles having a large particle size, for example, about 300 nm may be mixed.

【0086】半導体微粒子の作製法としては、作花済夫
の「ゾル−ゲル法の科学」アグネ承風社(1998年)、技
術情報協会の「ゾル−ゲル法による薄膜コーティング技
術」(1995年)等に記載のゾル−ゲル法、杉本忠夫の
「新合成法ゲル−ゾル法による単分散粒子の合成とサイ
ズ形態制御」,「まてりあ」,第35巻,第9号,1012〜
1018頁(1996年)に記載のゲル−ゾル法が好ましい。ま
たDegussa社が開発した塩化物を酸水素塩中で高温加水
分解により酸化物を作製する方法も好ましい。
As methods for producing semiconductor fine particles, Sakuhana Shizuo's "Sol-Gel Method Science" Agne Shofusha (1998), Technical Information Association "Sol-Gel Method for Thin Film Coating" (1995 ), Tadao Sugimoto, "Synthesis of Monodisperse Particles and Size Morphology Control by New Synthetic Gel-Sol Method", "Materia", Vol. 35, No. 9, 1012-
The gel-sol method described on page 1018 (1996) is preferred. Further, a method of producing an oxide by high-temperature hydrolysis of a chloride in an oxyhydrogen salt developed by Degussa is also preferable.

【0087】半導体微粒子が酸化チタンの場合、上記ゾ
ル-ゲル法、ゲル−ゾル法、塩化物の酸水素塩中での高
温加水分解法はいずれも好ましいが、さらに清野学の
「酸化チタン 物性と応用技術」技報堂出版(1997年)
に記載の硫酸法および塩素法を用いることもできる。さ
らにゾル-ゲル法として、バーブ等の「ジャーナル・オ
ブ・アメリカン・セラミック・ソサエティー」, 第80
巻、第12号、3157〜3171頁(1997年)に記載の方法や、
バーンサイド等の「ケミカル・マテリアルズ」,第10
巻,第9号,2419〜2425頁に記載の方法も好ましい。
When the semiconductor fine particles are titanium oxide, any of the above-mentioned sol-gel method, gel-sol method, and high-temperature hydrolysis method in chloride oxyhydrogen salt are preferable. Applied Technology "Gihodo Publishing (1997)
The sulfuric acid method and the chlorine method described in (1) can also be used. Furthermore, as a sol-gel method, Barb et al., Journal of American Ceramic Society, No. 80
Vol. 12, No. 3, pp. 3157-3171 (1997),
"Chemical Materials", Burnside, 10th
Vol. 9, No. 9, pages 2419 to 2425 are also preferable.

【0088】(2) 半導体微粒子層 半導体微粒子を導電性支持体上に塗布するには、半導体
微粒子の分散液またはコロイド溶液を導電性支持体上に
塗布する方法の他に、前述のゾル-ゲル法等を使用する
こともできる。光電変換素子の量産化、半導体微粒子液
の物性、導電性支持体の融通性等を考慮した場合、湿式
の製膜方法が比較的有利である。湿式の製膜方法として
は、塗布法、印刷法が代表的である。
(2) Semiconductor fine particle layer In order to coat the semiconductor fine particles on the conductive support, in addition to the method of applying a dispersion or colloid solution of the semiconductor fine particles on the conductive support, the above-mentioned sol-gel is used. A method can also be used. In consideration of mass production of photoelectric conversion elements, physical properties of semiconductor fine particle liquid, flexibility of a conductive support, and the like, a wet film forming method is relatively advantageous. As a wet film forming method, a coating method and a printing method are typical.

【0089】半導体微粒子の分散液を作製する方法とし
ては、前述のゾル-ゲル法の他に、乳鉢ですり潰す方
法、ミルを使って粉砕しながら分散する方法、あるいは
半導体を合成する際に溶媒中で微粒子として析出させそ
のまま使用する方法等が挙げられる。
As a method for preparing a dispersion of semiconductor fine particles, in addition to the above-described sol-gel method, a method of grinding in a mortar, a method of dispersing while pulverizing using a mill, or a method of preparing a solvent when synthesizing a semiconductor. A method of precipitating fine particles in the solution and using it as it is, may be mentioned.

【0090】分散媒としては、水または各種の有機溶媒
(例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコ
ール、ジクロロメタン、アセトン、アセトニトリル、酢
酸エチル等)が挙げられる。分散の際、必要に応じてポ
リマー、界面活性剤、酸、またはキレート剤等を分散助
剤として用いてもよい。
Examples of the dispersion medium include water and various organic solvents (eg, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, dichloromethane, acetone, acetonitrile, ethyl acetate, etc.). At the time of dispersion, a polymer, a surfactant, an acid, a chelating agent, or the like may be used as a dispersing aid, if necessary.

【0091】塗布方法としては、アプリケーション系と
してローラ法、ディップ法、メータリング系としてエア
ーナイフ法、ブレード法等、またアプリケーションとメ
ータリングを同一部分でできるものとして、特公昭58-4
589号に開示されているワイヤーバー法、米国特許26812
94号、同2761419号、同2761791号等に記載のスライドホ
ッパ法、エクストルージョン法、カーテン法等が好まし
い。また汎用機としてスピン法やスプレー法も好まし
い。また湿式印刷方法としては、凸版、オフセットおよ
びグラビアの3大印刷法をはじめ、凹版、ゴム版、スク
リーン印刷等が好ましい。これらの中から、液粘度やウ
ェット厚さに応じて、好ましい製膜方法を選択する。
The application method includes a roller method and a dip method as an application system, an air knife method and a blade method as a metering system, and a method in which application and metering can be performed in the same part.
No. 589, the wire bar method disclosed in U.S. Pat.
The slide hopper method, extrusion method, curtain method and the like described in JP-A Nos. 94, 2761419 and 2761791 are preferable. As a general-purpose machine, a spin method or a spray method is also preferable. As the wet printing method, intaglio printing, rubber printing, screen printing and the like are preferable, including three major printing methods of letterpress, offset and gravure. From these, a preferable film forming method is selected according to the liquid viscosity and the wet thickness.

【0092】半導体微粒子の分散液の粘度は半導体微粒
子の種類や分散性、使用溶媒種、界面活性剤やバインダ
ー等の添加剤により大きく左右される。高粘度液(例え
ば0.01〜500Poise)ではエクストルージョン法や、キャ
スト法や、スクリーン印刷法等が好ましい。また低粘度
液(例えば0.1Poise以下)ではスライドホッパー法、ワ
イヤーバー法またはスピン法が好ましく、均一な膜にす
ることが可能である。なおある程度の塗布量があれば低
粘度液の場合でもエクストルージョン法による塗布は可
能である。このように塗布液の粘度、塗布量、支持体、
塗布速度等に応じて、適宜湿式製膜方法を選択すればよ
い。
The viscosity of the dispersion of semiconductor fine particles greatly depends on the type and dispersibility of the semiconductor fine particles, the type of solvent used, and additives such as a surfactant and a binder. For a high viscosity liquid (for example, 0.01 to 500 Poise), an extrusion method, a casting method, a screen printing method, or the like is preferable. For a low-viscosity liquid (for example, 0.1 Poise or less), a slide hopper method, a wire bar method, or a spin method is preferable, and a uniform film can be formed. If a certain amount of coating is used, application by the extrusion method is possible even in the case of a low-viscosity liquid. Thus, the viscosity of the coating solution, the amount of coating, the support,
A wet film forming method may be appropriately selected according to the coating speed and the like.

【0093】半導体微粒子の層は単層に限らず、粒径の
違った半導体微粒子の分散液を多層塗布したり、種類が
異なる半導体微粒子(あるいは異なるバインダー、添加
剤)を含有する塗布層を多層塗布したりすることもでき
る。一度の塗布で膜厚が不足の場合にも多層塗布は有効
である。多層塗布には、エクストルージョン法またはス
ライドホッパー法が適している。また多層塗布をする場
合は同時に多層を塗布しても良く、数回から十数回順次
重ね塗りしてもよい。さらに順次重ね塗りであればスク
リーン印刷法も好ましく使用できる。
The layer of semiconductor fine particles is not limited to a single layer, but a multi-layer coating of a dispersion of semiconductor fine particles having different particle diameters, or a coating layer containing semiconductor fine particles of different types (or different binders and additives) may be formed in multiple layers. It can also be applied. Multilayer coating is effective even when the film thickness is insufficient by one coating. The extrusion method or slide hopper method is suitable for multi-layer coating. In the case of multi-layer coating, multi-layer coating may be performed at the same time, or several to dozens of times may be sequentially applied. Furthermore, a screen printing method can also be preferably used in the case of successive coating.

【0094】一般に半導体微粒子層の厚さ(感光層の厚
さと同じ)が厚くなるほど単位投影面積当たりの担持色
素量が増えるため、光の捕獲率が高くなるが、生成した
電子の拡散距離が増すため電荷再結合によるロスも大き
くなる。したがって、半導体微粒子層の好ましい厚さは
0.1〜100μmである。光電気化学電池に用いる場合、半
導体微粒子層の厚さは1〜30μmが好ましく、2〜25μm
がより好ましい。半導体微粒子の支持体1m2当たりの塗
布量は0.5〜400gが好ましく、5〜100gがより好まし
い。
In general, as the thickness of the semiconductor fine particle layer (same as the thickness of the photosensitive layer) becomes larger, the amount of the dye carried per unit projected area increases, so that the light capture rate increases, but the diffusion distance of generated electrons increases. Therefore, the loss due to charge recombination also increases. Therefore, the preferred thickness of the semiconductor fine particle layer is
It is 0.1-100 μm. When used in a photoelectrochemical cell, the thickness of the semiconductor fine particle layer is preferably 1 to 30 μm, and 2 to 25 μm.
Is more preferred. The coating amount per support 1 m 2 of the semiconductor fine particles is preferably 0.5~400g, 5~100g is more preferable.

【0095】半導体微粒子を導電性支持体上に塗布した
後で半導体微粒子同士を電子的に接触させるとともに、
塗膜強度の向上や支持体との密着性を向上させるため
に、加熱処理するのが好ましい。好ましい加熱温度の範
囲は40℃以上700℃未満であり、より好ましくは100℃以
上600℃以下である。また加熱時間は10分〜10時間程度
である。ポリマーフィルムのように融点や軟化点の低い
支持体を用いる場合、高温処理は支持体の劣化を招くた
め、好ましくない。またコストの観点からもできる限り
低温であるのが好ましい。低温化は、先に述べた5nm以
下の小さい半導体微粒子の併用や鉱酸の存在下での加熱
処理等により、可能となる。
After applying the semiconductor fine particles on the conductive support, the semiconductor fine particles are brought into electronic contact with each other,
Heat treatment is preferably performed to improve the strength of the coating film and the adhesion to the support. A preferred heating temperature range is from 40 ° C to less than 700 ° C, more preferably from 100 ° C to 600 ° C. The heating time is about 10 minutes to 10 hours. When a support having a low melting point or softening point such as a polymer film is used, high-temperature treatment is not preferable because it causes deterioration of the support. It is preferable that the temperature be as low as possible from the viewpoint of cost. The lowering of the temperature can be attained by the above-mentioned combined use of semiconductor fine particles having a size of 5 nm or less, heat treatment in the presence of a mineral acid, and the like.

【0096】加熱処理後半導体微粒子の表面積を増大さ
せたり、半導体微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。
For the purpose of increasing the surface area of the semiconductor fine particles after the heat treatment, increasing the purity in the vicinity of the semiconductor fine particles, and increasing the efficiency of injecting electrons from the dye into the semiconductor particles, for example, chemical plating using an aqueous solution of titanium tetrachloride or trichloride. Electrochemical plating using an aqueous titanium solution may be performed.

【0097】半導体微粒子は多くの色素を吸着すること
ができるように表面積の大きいものが好ましい。このた
め半導体微粒子の層を支持体上に塗布した状態での表面
積は、投影面積に対して10倍以上であるのが好ましく、
さらに100倍以上であるのが好ましい。この上限は特に
制限はないが、通常1000倍程度である。
The semiconductor fine particles preferably have a large surface area so that many dyes can be adsorbed. Therefore, the surface area in a state where the layer of semiconductor fine particles is coated on the support is preferably 10 times or more the projected area,
Further, it is preferably 100 times or more. The upper limit is not particularly limited, but is usually about 1000 times.

【0098】(3) 半導体微粒子への金属錯体色素の吸着 半導体微粒子に金属錯体色素を吸着させるには、金属錯
体色素の溶液中に良く乾燥した半導体微粒子層を有する
導電性支持体を浸漬するか、金属錯体色素の溶液を半導
体微粒子層に塗布する方法を用いることができる。前者
の場合、浸漬法、ディップ法、ローラ法、エアーナイフ
法等が使用可能である。なお浸漬法の場合、金属錯体色
素の吸着は室温で行ってもよいし、特開平7-249790号に
記載されているように加熱還流して行ってもよい。また
後者の塗布方法としては、ワイヤーバー法、スライドホ
ッパ法、エクストルージョン法、カーテン法、スピン
法、スプレー法等があり、印刷方法としては、凸版、オ
フセット、グラビア、スクリーン印刷等がある。溶媒
は、金属錯体色素の溶解性に応じて適宜選択できる。例
えば、アルコール類(メタノール、エタノール、t-ブタ
ノール、ベンジルアルコール等)、ニトリル類(アセト
ニトリル、プロピオニトリル、3-メトキシプロピオニト
リル等)、ニトロメタン、ハロゲン化炭化水素(ジクロ
ロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、クロロベン
ゼン等)、エーテル類(ジエチルエーテル、テトラヒド
ロフラン等)、ジメチルスルホキシド、アミド類(N,N-
ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセタミド等)、
N-メチルピロリドン、1,3-ジメチルイミダゾリジノン、
3-メチルオキサゾリジノン、エステル類(酢酸エチル、
酢酸ブチル等)、炭酸エステル類(炭酸ジエチル、炭酸
エチレン、炭酸プロピレン等)、ケトン類(アセトン、
2-ブタノン、シクロヘキサノン等)、炭化水素(へキサ
ン、石油エーテル、ベンゼン、トルエン等)やこれらの
混合溶媒が挙げられる。
(3) Adsorption of Metal Complex Dye on Semiconductor Fine Particles The metal complex dye is adsorbed on the semiconductor fine particles by immersing a conductive support having a well-dried semiconductor fine particle layer in a solution of the metal complex dye. Alternatively, a method of applying a solution of the metal complex dye to the semiconductor fine particle layer can be used. In the former case, a dipping method, a dipping method, a roller method, an air knife method, or the like can be used. In the case of the immersion method, the adsorption of the metal complex dye may be performed at room temperature, or may be performed by heating and refluxing as described in JP-A-7-249790. The latter coating method includes a wire bar method, a slide hopper method, an extrusion method, a curtain method, a spin method, a spray method, and the like, and a printing method includes letterpress, offset, gravure, screen printing, and the like. The solvent can be appropriately selected according to the solubility of the metal complex dye. For example, alcohols (methanol, ethanol, t-butanol, benzyl alcohol, etc.), nitriles (acetonitrile, propionitrile, 3-methoxypropionitrile, etc.), nitromethane, halogenated hydrocarbons (dichloromethane, dichloroethane, chloroform, chlorobenzene) ), Ethers (diethyl ether, tetrahydrofuran, etc.), dimethyl sulfoxide, amides (N, N-
Dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, etc.),
N-methylpyrrolidone, 1,3-dimethylimidazolidinone,
3-methyloxazolidinone, esters (ethyl acetate,
Butyl acetate, etc.), carbonates (diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, etc.), ketones (acetone,
2-butanone, cyclohexanone, etc.), hydrocarbons (hexane, petroleum ether, benzene, toluene, etc.) and mixed solvents thereof.

【0099】金属錯体色素の溶液の粘度についても、半
導体微粒子層の形成時と同様に、高粘度液(例えば0.01
〜500Poise)ではエクストルージョン法の他に各種印刷
法が適当であり、また低粘度液(例えば0.1Poise以下)
ではスライドホッパー法、ワイヤーバー法またはスピン
法が適当であり、いずれも均一な膜にすることが可能で
ある。
Regarding the viscosity of the solution of the metal complex dye, a high-viscosity liquid (eg, 0.01
~ 500 Poise), various printing methods other than the extrusion method are suitable, and low viscosity liquids (for example, 0.1 Poise or less)
In this case, a slide hopper method, a wire bar method or a spin method is suitable, and any of them can form a uniform film.

【0100】このように金属錯体色素の塗布液の粘度、
塗布量、導電性支持体、塗布速度等に応じて、適宜色素
の吸着方法を選択すればよい。塗布後の色素吸着に要す
る時間は、量産化を考えた場合、なるべく短い方がよ
い。
Thus, the viscosity of the coating solution of the metal complex dye was
The dye adsorption method may be appropriately selected according to the amount of application, the conductive support, the application speed, and the like. The time required for dye adsorption after coating should be as short as possible in consideration of mass production.

【0101】未吸着の金属錯体色素の存在は素子性能の
外乱になるため、吸着後速やかに洗浄により除去するの
が好ましい。湿式洗浄槽を使い、アセトニトリル等の極
性溶剤、アルコール系溶剤のような有機溶媒で洗浄を行
うのが好ましい。また色素の吸着量を増大させるため、
吸着前に加熱処理を行うのが好ましい。加熱処理後、半
導体微粒子表面に水が吸着するのを避けるため、常温に
戻さずに40〜80℃の間で素早く色素を吸着させるのが好
ましい。
Since the presence of unadsorbed metal complex dye causes disturbance of device performance, it is preferable to remove the metal complex dye by washing immediately after adsorption. It is preferable to perform washing with a polar solvent such as acetonitrile and an organic solvent such as an alcohol solvent using a wet washing tank. In order to increase the amount of dye adsorbed,
It is preferable to perform a heat treatment before the adsorption. After the heat treatment, it is preferable that the dye be quickly adsorbed at a temperature of 40 to 80 ° C. without returning to room temperature in order to avoid the adsorption of water on the surface of the semiconductor fine particles.

【0102】金属錯体色素の全使用量は、導電性支持体
の単位表面積(1m2)当たり0.01〜100mmolが好まし
い。また色素の半導体微粒子に対する吸着量は、半導体
微粒子の1g当たり0.01〜1mmolであるのが好ましい。
このような金属錯体色素の吸着量とすることにより、半
導体における増感効果が十分に得られる。これに対し、
色素が少なすぎると増感効果が不十分となり、また色素
が多すぎると、半導体に付着していない色素が浮遊し、
増感効果を低減させる原因となる。
The total amount of the metal complex dye used is preferably 0.01 to 100 mmol per unit surface area (1 m 2 ) of the conductive support. The amount of the dye adsorbed on the semiconductor fine particles is preferably 0.01 to 1 mmol per 1 g of the semiconductor fine particles.
By setting the adsorption amount of the metal complex dye as described above, a sufficient sensitizing effect in the semiconductor can be obtained. In contrast,
If the amount of the dye is too small, the sensitizing effect becomes insufficient, and if the amount of the dye is too large, the dye not attached to the semiconductor floats,
This causes the sensitizing effect to be reduced.

【0103】光電変換の波長域をできるだけ広くすると
ともに変換効率を上げるため、二種類以上の色素を混合
することもできる。この場合、光源の波長域と強度分布
に合わせるように、混合する色素およびその割合を選ぶ
のが好ましい。具体的には、本発明の金属錯体色素を2
種以上併用したり、本発明の金属錯体色素と従来の金属
錯体色素および/またはポリメチン色素とを併用するこ
とが可能である。
In order to widen the wavelength range of photoelectric conversion as much as possible and to increase the conversion efficiency, two or more dyes can be mixed. In this case, it is preferable to select the dyes to be mixed and the ratio thereof so as to match the wavelength range and the intensity distribution of the light source. Specifically, the metal complex dye of the present invention is
It is possible to use more than one kind in combination, or to use the metal complex dye of the present invention in combination with a conventional metal complex dye and / or polymethine dye.

【0104】会合のような金属錯体色素同士の相互作用
を低減する目的で、無色の化合物を半導体微粒子に共吸
着させてもよい。共吸着させる疎水性化合物としてはカ
ルボキシル基を有するステロイド化合物(例えばケノデ
オキシコール酸)等が挙げられる。また紫外線吸収剤を
併用することもできる。
For the purpose of reducing the interaction between metal complex dyes such as association, a colorless compound may be co-adsorbed on the semiconductor fine particles. Examples of the hydrophobic compound to be co-adsorbed include a steroid compound having a carboxyl group (for example, chenodeoxycholic acid). Further, an ultraviolet absorber can be used in combination.

【0105】余分な金属錯体色素の除去を促進する目的
で、金属錯体色素を吸着した後にアミン類を用いて半導
体微粒子の表面を処理してもよい。好ましいアミン類と
してはピリジン、4-tert-ブチルピリジン、ポリビニル
ピリジン等が挙げられる。これらが液体の場合はそのま
ま用いてもよいし、有機溶媒に溶解して用いてもよい。
For the purpose of promoting the removal of excess metal complex dye, the surface of the semiconductor fine particles may be treated with amines after adsorbing the metal complex dye. Preferred amines include pyridine, 4-tert-butylpyridine, polyvinylpyridine and the like. When these are liquids, they may be used as they are, or may be used after being dissolved in an organic solvent.

【0106】[C] 電荷移動層 電荷移動層は金属錯体色素の酸化体に電子を補充する機
能を有する層である。電荷移動層に用いることのできる
代表的な材料として、酸化還元対を有機溶媒に溶解した
液体(電解液)、酸化還元対を有機溶媒に溶解した液体
をポリマーマトリクスに含浸したいわゆるゲル電解質、
酸化還元対を含有する溶融塩等が挙げられる。さらに固
体電解質や正孔(ホール)輸送材料を用いることもでき
る。
[C] Charge Transfer Layer The charge transfer layer is a layer having a function of replenishing the oxidized metal complex dye with electrons. Typical materials that can be used for the charge transfer layer include a liquid (electrolytic solution) in which a redox couple is dissolved in an organic solvent, a so-called gel electrolyte in which a liquid in which a redox couple is dissolved in an organic solvent is impregnated in a polymer matrix,
Molten salts containing a redox couple may be mentioned. Further, a solid electrolyte or a hole transporting material can be used.

【0107】本発明で使用する電解液は電解質、溶媒お
よび添加物からなるのが好ましい。電解質としては、
(a) I2とヨウ化物(LiI, NaI, KI, CsI, CaI2 等の金属
ヨウ化物、またはテトラアルキルアンモニウムヨーダイ
ド、ピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイ
ド等の4級アンモニウム化合物のヨウ素塩等)との組み
合わせ、(b) Br2と臭化物(LiBr, NaBr, KBr, CsBr, Ca
Br2 等の金属臭化物、またはテトラアルキルアンモニウ
ムブロマイド、ピリジニウムブロマイド等の4級アンモ
ニウム化合物の臭素塩等)との組み合わせ、(c)フェロ
シアン酸塩−フェリシアン酸塩やフェロセン−フェリシ
ニウムイオン等の金属錯体、(d)ポリ硫化ナトリウム、
アルキルチオール−アルキルジスルフィド等のイオウ化
合物、(e)ビオロゲン色素、ヒドロキノン−キノン等を
用いることができる。なかでも、I2とLiIやピリジニウ
ムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド等の4級アン
モニウム化合物のヨウ素塩とを組み合わせた電解質が好
ましい。上記電解質は混合して用いてもよい。また電解
質はEP718288、WO95/18456、J. Electrochem. Soc.,Vo
l.143, No.10, 3099(1996)、Inorg. Chem., 35, 1168〜
1178(1996)に記載された室温で溶融状態の塩(溶融塩)
を使用することもできる。溶融塩を電解質として使用す
る場合、溶媒は使用しなくても構わない。
The electrolyte used in the present invention preferably comprises an electrolyte, a solvent and an additive. As the electrolyte,
(a) I 2 and an iodide (a metal iodide such as LiI, NaI, KI, CsI, CaI 2 or an iodine salt of a quaternary ammonium compound such as tetraalkylammonium iodide, pyridinium iodide, imidazolium iodide, etc.) ), And (b) Br 2 and bromide (LiBr, NaBr, KBr, CsBr, Ca
A metal bromide such as Br 2 or a bromide salt of a quaternary ammonium compound such as tetraalkylammonium bromide or pyridinium bromide), and (c) ferrocyanate-ferricyanate or ferrocene-ferricinium ion. Metal complex, (d) sodium polysulfide,
Sulfur compounds such as alkylthiol-alkyldisulfide, (e) viologen dyes, hydroquinone-quinone and the like can be used. Among them, I 2 and LiI or pyridinium iodide, electrolyte obtained by combining the iodine salt of imidazolium iodide quaternary ammonium compounds such as id are preferred. The above electrolytes may be used as a mixture. The electrolyte is EP718288, WO95 / 18456, J. Electrochem. Soc., Vo
l. 143, No. 10, 3099 (1996), Inorg. Chem., 35, 1168-
Salt in the molten state at room temperature (molten salt) described in 1178 (1996)
Can also be used. When a molten salt is used as an electrolyte, a solvent need not be used.

【0108】好ましい電解質濃度は0.1〜15Mであり、さ
らに好ましくは0.2 〜10Mである。また電解質にヨウ素
を添加する場合の好ましいヨウ素の添加濃度は0.01〜0.
5Mである。
The preferred electrolyte concentration is 0.1 to 15M, more preferably 0.2 to 10M. Further, when adding iodine to the electrolyte, a preferable concentration of added iodine is 0.01 to 0.
5M.

【0109】電解質用溶媒としては、低粘度でイオン移
動度が高いか、高誘電率で有効キャリアー濃度が高める
か、あるいはその両方であるために、優れたイオン伝導
性を発現できる化合物を使用するのが望ましい。このよ
うな溶媒の例として、例えば下記のものが挙げられる。
As the solvent for the electrolyte, a compound which can exhibit excellent ionic conductivity because it has low viscosity and high ion mobility, or high dielectric constant and high effective carrier concentration, or both is used. It is desirable. Examples of such solvents include, for example, the following.

【0110】(a) 炭酸エステル類 例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネー
ト、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジ
メチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエ
チルカーボネート、ジプロピルカーボネート等が好まし
い。
(A) Carbonates Esters such as ethylene carbonate, propylene carbonate, vinylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, dipropyl carbonate and the like are preferable.

【0111】(b) ラクトン類 例えばγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−
カプリロラクトン、クロトラクトン、γ−カプロラクト
ン、δ−バレロラクトン等が好ましい。
(B) Lactones For example, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-
Caprylolactone, crotlactone, γ-caprolactone, δ-valerolactone and the like are preferred.

【0112】(c) エーテル類 例えばエチルエーテル、1,2-ジメトキシエタン、ジエト
キシエタン、トリメトキシメタン、エチレングリコール
ジメチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエ
ーテル、1,3-ジオキソラン、1,4-ジオキサン等が好まし
い。
(C) Ethers For example, ethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, diethoxyethane, trimethoxymethane, ethylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol dimethyl ether, 1,3-dioxolan, 1,4-dioxane and the like are preferable.

【0113】(d) アルコール類 例えばメタノール、エタノール、エチレングリコールモ
ノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエ
ーテル、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテ
ル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル等
が好ましい。
(D) Alcohols Preferred are, for example, methanol, ethanol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, polyethylene glycol monoalkyl ether, and polypropylene glycol monoalkyl ether.

【0114】(e) グリコール類 例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ポ
リエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グ
リセリン等が好ましい。
(E) Glycols For example, ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, glycerin and the like are preferable.

【0115】(f) グリコールエーテル類 例えばエチレングリコールジアルキルエーテル、プロピ
レングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリ
コールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコール
ジアルキルエーテル等が好ましい。
(F) Glycol ethers Preferred are, for example, ethylene glycol dialkyl ether, propylene glycol dialkyl ether, polyethylene glycol dialkyl ether, polypropylene glycol dialkyl ether and the like.

【0116】(g)テトラヒドロフラン類 例えばテトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラ
ン等が好ましい。
(G) Tetrahydrofurans For example, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and the like are preferable.

【0117】(h) ニトリル類 例えばアセトニトリル、グルタロジニトリル、プロピオ
ニトリル、メトキシアセトニトリル、ベンゾニトリル等
が好ましい。
(H) Nitriles Preferred are, for example, acetonitrile, glutarodinitrile, propionitrile, methoxyacetonitrile, benzonitrile and the like.

【0118】(i) カルボン酸エステル類 例えばギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオ
ン酸メチル等が好ましい。
(I) Carboxylic esters Esters such as methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate and methyl propionate are preferred.

【0119】(j) リン酸トリエステル類 例えばリン酸トリメチル、リン酸トリエチル等が好まし
い。
(J) Phosphoric acid triesters Preferred are, for example, trimethyl phosphate, triethyl phosphate and the like.

【0120】(k) 複素環化合物類 例えばN-メチルピロリドン、4-メチル-1,3-ジオキサ
ン、2-メチル-1,3-ジオキソラン、3-メチル-2-オキサゾ
リジノン、1,3-プロパンサルトン、スルホラン等が好ま
しい。
(K) Heterocyclic compounds For example, N-methylpyrrolidone, 4-methyl-1,3-dioxane, 2-methyl-1,3-dioxolan, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-propanesal Ton, sulfolane and the like are preferred.

【0121】(l) その他 ジメチルスルホキシド、ホルムアミド、N,N-ジメチルホ
ルムアミド、ニトロメタン等の非プロトン性有機溶媒、
水等が好ましい。
(L) Other aprotic organic solvents such as dimethyl sulfoxide, formamide, N, N-dimethylformamide, nitromethane, etc.
Water and the like are preferred.

【0122】これらの中では、炭酸エステル系、ニトリ
ル系、複素環化合物系の溶媒が好ましい。これらの溶媒
は必要に応じて二種以上を混合して用いてもよい。
Of these, carbonate-based, nitrile-based and heterocyclic compound-based solvents are preferred. These solvents may be used as a mixture of two or more as necessary.

【0123】また本発明では、J. Am. Ceram. Soc ., 8
0(12), 3157〜3171(1997)に記載されているようなter-
ブチルピリジンや、2-ピコリン、2,6-ルチジン等の塩基
性化合物を添加することもできる。塩基性化合物を添加
する場合の好ましい濃度範囲は0.05〜2Mである。
In the present invention, J. Am. Ceram. Soc., 8
0 (12), 3157-3171 (1997).
Basic compounds such as butylpyridine, 2-picoline and 2,6-lutidine can also be added. A preferred concentration range when adding a basic compound is 0.05 to 2M.

【0124】電解質はポリマーやオイルゲル化剤の添
加、共存する多官能モノマー類の重合、ポリマーとの架
橋反応等の方法により、ゲル化(固体化)させて使用す
ることもできる。ポリマーの添加によりゲル化させる場
合は、¨Polymer ElectrolyteReviews-1,2¨(J. R. Mac
CaLLumとC. A. Vincentの共編、ELSEIVER APPLIED SCIE
NCE)に記載された化合物を使用することができるが、特
にポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデンを使用
するのが好ましい。オイルゲル化剤の添加によりゲル化
させる場合は、J. Chem. Soc. Japan, Ind. Chem. Se
c., 46,779(1943), J. Am. Chem. Soc., 111, 5542(198
9), J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1993, 390, Ange
w. Chem. Int. Ed. Engl., 35,1949(1996), Chem. Let
t., 1996, 885, J. Chem. Soc., Chem. Commun., 545(1
997)に記載されている化合物を使用することができる。
なかでも好ましい化合物は分子構造中にアミド構造を有
する化合物である。
The electrolyte may be gelled (solidified) by a method such as addition of a polymer or an oil gelling agent, polymerization of coexisting polyfunctional monomers, and crosslinking reaction with the polymer. In the case of gelation by adding a polymer, use {Polymer Electrolyte Reviews-1,2} (JR Mac
ELSEIVER APPLIED SCIE co-edited by CaLLum and CA Vincent
Although the compounds described in (NCE) can be used, it is particularly preferable to use polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride. When gelation is performed by adding an oil gelling agent, use J. Chem. Soc. Japan, Ind. Chem. Se.
c., 46, 779 (1943), J. Am. Chem. Soc., 111, 5542 (198
9), J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1993, 390, Ange
w. Chem. Int. Ed. Engl., 35, 1949 (1996), Chem. Let.
t., 1996, 885, J. Chem. Soc., Chem. Commun., 545 (1
The compounds described in 997) can be used.
Among these, preferred are compounds having an amide structure in the molecular structure.

【0125】電解質に共存させた多官能モノマー類の重
合によりゲル電解質を形成する場合、多官能モノマー
類、重合開始剤、電解質および溶媒から溶液を調製し、
キャスト法,塗布法,浸漬法、含浸法等の方法により色
素増感半導体微粒子層(感光層20)上に塗布する。図1
に示すように、色素増感半導体微粒子21間の空隙にゾル
状電解質を充填するとともに、感光層20上にゾル状電解
質層を形成し、その後ラジカル重合することによりゲル
化させる方法が好ましい。
When a gel electrolyte is formed by polymerization of polyfunctional monomers coexisting in the electrolyte, a solution is prepared from the polyfunctional monomers, polymerization initiator, electrolyte and solvent,
Coating is performed on the dye-sensitized semiconductor fine particle layer (photosensitive layer 20) by a method such as a casting method, a coating method, a dipping method, and an impregnation method. FIG.
As shown in (2), it is preferable to fill the voids between the dye-sensitized semiconductor fine particles 21 with a sol-like electrolyte, form a sol-like electrolyte layer on the photosensitive layer 20, and then gel it by radical polymerization.

【0126】多官能性モノマーはエチレン性不飽和基を
2個以上有する化合物であるのが好ましく、例えばジビ
ニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、
エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコー
ルジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレ
ート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエ
チレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコ
ールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアク
リレート、トリメチロールプロパントリアクリレート等
が好ましい。
The polyfunctional monomer has an ethylenically unsaturated group.
It is preferably a compound having two or more, for example, divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate,
Preferred are ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol diacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, and the like.

【0127】ゲル電解質は、上記多官能性モノマー以外
に単官能モノマーを含んでいてもよい。単官能モノマー
としては、アクリル酸またはα−アルキルアクリル酸
(例えばメタクリル酸等)類から誘導されるエステル類
またはアミド類(例えばN-iso-プロピルアクリルアミ
ド、アクリルアミド、2-アクリルアミド-2-メチルプロ
パンスルホン酸、アクリルアミドプロピルトリメチルア
ンモニウムクロライド、メチルアクリレート、ヒドロキ
シエチルアクリレート、N-プロピルアクリレート、N-ブ
チルアクリレート、2-メトキシエチルアクリレート、シ
クロヘキシルアクリレート等)、ビニルエステル類(例
えば酢酸ビニル)、マレイン酸またはフマル酸から誘導
されるエステル類(例えばマレイン酸ジメチル、マレイ
ン酸ジブチル、フマル酸ジエチル等)、有機酸塩類(例
えばマレイン酸、フマル酸、p-スチレンスルホン酸のナ
トリウム塩等)、ニトリル類(アクリロニトリル、メタ
クリロニトリル等)、ジエン類(例えばブタジエン、シ
クロペンタジエン、イソプレン等)、芳香族ビニル化合
物類(例えばスチレン、p-クロルスチレン、スチレンス
ルホン酸ナトリウム等)、含窒素複素環を有するビニル
化合物類、4級アンモニウム塩を有するビニル化合物
類、N-ビニルホルムアミド、N-ビニル-N-メチルホルム
アミド、ビニルスルホン酸、ビニルスルホン酸ナトリウ
ム、ビニリデンフルオライド、ビニリデンクロライド、
ビニルアルキルエーテル類(例えばメチルビニルエーテ
ル等)、オレフィン類(エチレン、プロピレン、1−ブ
テン、イソブテン等)、N-フェニルマレイミド等が好ま
しい。モノマー全量に対する多官能性モノマーの割合は
0.5〜70重量%であるのが好ましく、さらに好ましくは1.
0〜50重量%である。
The gel electrolyte may contain a monofunctional monomer in addition to the above polyfunctional monomer. Examples of the monofunctional monomer include esters or amides derived from acrylic acid or α-alkylacrylic acid (eg, methacrylic acid) (eg, N-iso-propylacrylamide, acrylamide, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfone) Acid, acrylamidopropyltrimethylammonium chloride, methyl acrylate, hydroxyethyl acrylate, N-propyl acrylate, N-butyl acrylate, 2-methoxyethyl acrylate, cyclohexyl acrylate, etc.), vinyl esters (for example, vinyl acetate), maleic acid or fumaric acid (E.g., dimethyl maleate, dibutyl maleate, diethyl fumarate, etc.) and organic acid salts (e.g., maleic acid, fumaric acid, sodium salt of p-styrenesulfonic acid, etc.) Nitriles (acrylonitrile, methacrylonitrile, etc.), dienes (eg, butadiene, cyclopentadiene, isoprene, etc.), aromatic vinyl compounds (eg, styrene, p-chlorostyrene, sodium styrenesulfonate, etc.), and nitrogen-containing heterocycles Vinyl compounds having, quaternary ammonium salt-containing vinyl compounds, N-vinylformamide, N-vinyl-N-methylformamide, vinylsulfonic acid, sodium vinylsulfonate, vinylidene fluoride, vinylidene chloride,
Preferred are vinyl alkyl ethers (eg, methyl vinyl ether), olefins (ethylene, propylene, 1-butene, isobutene, etc.), N-phenylmaleimide, and the like. The ratio of polyfunctional monomer to total monomer is
It is preferably 0.5 to 70% by weight, more preferably 1.
0 to 50% by weight.

【0128】上記ゲル電解質用モノマーは、大津隆行・
木下雅悦共著の「高分子合成の実験法」(化学同人)
や、大津隆行著の「講座重合反応論1ラジカル重合
(I)」(化学同人)に記載された一般的な高分子合成
法であるラジカル重合法により重合することができる。
ゲル電解質用モノマーのラジカル重合は加熱、光、紫外
線、電子線によりまたは電気化学的に行うことができる
が、特に加熱によりラジカル重合させるのが好ましい。
The above-mentioned monomers for gel electrolytes are described in Takatsu Otsu,
Masayoshi Kinoshita, "Experimental Methods for Polymer Synthesis" (Chemical Doujin)
Alternatively, it can be polymerized by a radical polymerization method, which is a general polymer synthesis method described in "Lecture Polymerization Theory 1 Radical Polymerization (I)" by Takatsu Otsu (Chemical Doujinshi).
The radical polymerization of the monomer for the gel electrolyte can be carried out by heating, light, ultraviolet rays, an electron beam or electrochemically, but it is particularly preferable to carry out the radical polymerization by heating.

【0129】加熱により架橋高分子を形成する場合、好
ましい重合開始剤は、例えば2,2'-アゾビスイソブチロ
ニトリル、2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリ
ル)、ジメチル2,2'-アゾビス(2-メチルプロピオネー
ト)(ジメチル2,2'-アゾビスイソブチレート)等のア
ゾ系開始剤、ベンゾイルパーオキシド等の過酸化物系開
始剤等である。重合開始剤の好ましい添加量は、モノマ
ー総量に対して0.01〜20重量%であり、さらに好ましく
は0.1〜10重量%である。
When a crosslinked polymer is formed by heating, preferred polymerization initiators are, for example, 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2 Azo initiators such as 2,2'-azobis (2-methylpropionate) (dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate), and peroxide initiators such as benzoyl peroxide. The preferable addition amount of the polymerization initiator is 0.01 to 20% by weight, more preferably 0.1 to 10% by weight, based on the total amount of the monomers.

【0130】ゲル電解質に占めるモノマー類の重量組成
範囲は0.5〜70重量%であるのが好ましく、さらに好ま
しくは1.0〜50重量%である。
The weight composition range of the monomers in the gel electrolyte is preferably from 0.5 to 70% by weight, more preferably from 1.0 to 50% by weight.

【0131】ポリマーの架橋反応により電解質をゲル化
させる場合、架橋性反応基を有するポリマーおよび架橋
剤を併用するのが望ましい。好ましい架橋性反応基は、
含窒素複素環(例えばピリジン環、イミダゾール環、チ
アゾール環、オキサゾール環、トリアゾール環、モルホ
リン環、ピペリジン環、ピペラジン環等)であり、また
好ましい架橋剤は、窒素原子に対して求電子反応可能な
2官能性以上の試薬(例えばハロゲン化アルキル、ハロ
ゲン化アラルキル、スルホン酸エステル、酸無水物、酸
クロライド、イソシアネート等)である。
When the electrolyte is gelled by the crosslinking reaction of the polymer, it is desirable to use a polymer having a crosslinking reactive group and a crosslinking agent together. Preferred crosslinkable reactive groups are
It is a nitrogen-containing heterocyclic ring (for example, a pyridine ring, an imidazole ring, a thiazole ring, an oxazole ring, a triazole ring, a morpholine ring, a piperidine ring, a piperazine ring, etc.), and a preferable crosslinking agent is capable of electrophilic reaction with a nitrogen atom. Reagents having two or more functionalities (eg, alkyl halides, aralkyl halides, sulfonic acid esters, acid anhydrides, acid chlorides, isocyanates, etc.).

【0132】電解質の代りに有機および/または無機の
正孔輸送材料を使用することもできる。本発明に好まし
い有機正孔輸送材料としては、以下のものが挙げられ
る。
Organic and / or inorganic hole transport materials can be used in place of the electrolyte. Preferred organic hole transporting materials for the present invention include the following.

【0133】(a) 芳香族アミン類 N,N'-ジフエニル-N,N'-ビス(4-メトキシフェニル)-
(1,1'-ビフェニル)-4,4'-ジアミン(J. Hagen et al.,
Synthetic Metal 89, 2153〜220(1997))、2,2',7,7'-
テトラキス(N,N-ジ-p-メトキシフェニルアミン)9,9'-
スピロビフルオレン(Nature, Vol.395, 8 Oct. 1998,
pp. 583-585およびWO97/10617)、1,1-ビス{4-(ジ-p
-トリルアミノ)フェニル}シクロヘキサンの3級芳香族
アミンユニットを連結した芳香族ジアミン化合物(特開
昭59−194393号)、4,4'-ビス[(N-1-ナフチル)-N-フ
ェニルアミノ]ビフェニルのように、2個以上の3級ア
ミンを含み、2個以上の縮合芳香族環が窒素原子に結合
した芳香族アミン(特開平5−234681号)、トリフェニ
ルベンゼンの誘導体でスターバースト構造を有する芳香
族トリアミン(米国特許第4,923,774号、特開平4-30868
8号)、N,N'-ジフエニル-N,N'-ビス(3-メチルフェニル)
-(1,1'-ビフェニル)-4,4'-ジアミン等の芳香族ジアミン
(米国特許第4,764,625号)、α,α,α',α'-テトラメ
チル-α,α'-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)-p-
キシレン(特開平3−269084号)、p-フェニレンジアミ
ン誘導体、分子全体が立体的に非対称なトリフェニルア
ミン誘導体(特開平4-129271号)、ピレニル基に芳香族
ジアミノ基が複数個置換した化合物(特開平4-175395
号)、エチレン基で3級芳香族アミン単位を連結した芳
香族ジアミン(特開平4-264189号)、スチリル構造を有
する芳香族ジアミン(特開平4-290851号)、ベンジルフ
ェニル化合物(特開平4-364153号)、フルオレン基で3
級アミンを連結したもの(特開平5-25473号)、トリア
ミン化合物(特開平5-239455号)、ピスジピリジルアミ
ノビフェニル(特開平5-320634号)、N,N,N-トリフェニ
ルアミン誘導体(特開平6-1972号)、フェノキザジン構
造を有する芳香族ジアミン(特願平5-290728号)、ジア
ミノフエニルフエナントリジン誘導体(特願平6-45669
号)等。
(A) Aromatic amines N, N'-diphenyl-N, N'-bis (4-methoxyphenyl)-
(1,1′-biphenyl) -4,4′-diamine (J. Hagen et al.,
Synthetic Metal 89, 2153-220 (1997)), 2,2 ', 7,7'-
Tetrakis (N, N-di-p-methoxyphenylamine) 9,9'-
Spirobifluorene (Nature, Vol.395, 8 Oct. 1998,
pp. 583-585 and WO97 / 10617), 1,1-bis {4- (di-p
Aromatic diamine compound linked to a tertiary aromatic amine unit of (-tolylamino) phenyl} cyclohexane (JP-A-59-194393), 4,4'-bis [(N-1-naphthyl) -N-phenylamino] An aromatic amine containing two or more tertiary amines, such as biphenyl, in which two or more condensed aromatic rings are bonded to a nitrogen atom (JP-A-5-234681); (US Pat. No. 4,923,774, JP-A-4-30868)
No. 8), N, N'-diphenyl-N, N'-bis (3-methylphenyl)
Aromatic diamines such as-(1,1′-biphenyl) -4,4′-diamine (US Pat. No. 4,764,625), α, α, α ′, α′-tetramethyl-α, α′-bis (4 -Di-p-tolylaminophenyl) -p-
Xylene (JP-A-3-269084), p-phenylenediamine derivative, triphenylamine derivative whose whole molecule is sterically asymmetric (JP-A-4-129271), Compound in which pyrenyl group is substituted with a plurality of aromatic diamino groups (JP-A-4-175395
), Aromatic diamines having a tertiary aromatic amine unit linked by an ethylene group (Japanese Patent Laid-Open No. 4-264189), aromatic diamines having a styryl structure (Japanese Patent Laid-Open No. 4-290851), and benzylphenyl compounds (Japanese Patent Laid-Open No. -364153), 3 with fluorene group
Tertiary amine compound (JP-A-5-239455), pisdipyridylaminobiphenyl (JP-A-5-320634), N, N, N-triphenylamine derivative ( JP-A-6-1972), aromatic diamine having a phenoxazine structure (Japanese Patent Application No. 5-90728), diaminophenylphenanthridine derivative (Japanese Patent Application No. 6-45669)
No.) etc.

【0134】(b) オリゴチオフェン化合物 α-オクチルチオフェンおよびα,ω-ジヘキシル-α-オ
クチルチオフェン(Adv. Mater.,Vol.9, No.7, 5578(19
97))、ヘキサドデシルドデシチオフェン(Angew. Chem.
Int. Ed. Engl., 34, No.3,303-307(1995))、2,8-ジヘ
キシルアンスラ[2,3-b:6,7-b']ジチオフェン(JACS, Vo
l.120, N0.4,664〜672(1998))等。
(B) Oligothiophene compounds α-octylthiophene and α, ω-dihexyl-α-octylthiophene (Adv. Mater., Vol. 9, No. 7, 5578 (19
97)), hexadodecyldodecithiophene (Angew. Chem.
Int. Ed. Engl., 34, No. 3, 303-307 (1995)), 2,8-dihexyl anthra [2,3-b: 6,7-b '] dithiophene (JACS, Vo
l.120, N0.4,664-672 (1998)).

【0135】(c)導電性高分子 ポリピロール(K. Murakoshi et al., Chem. Lett. 199
7, p.471)、およびポリアセチレンおよびその誘導体、
ポリ(p-フェニレン) およびその誘導体、ポリ(p-フェニ
レンビニレン) およびその誘導体、ポリチエニレンビニ
レンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導
体、ポリアニリンおよびその誘導体、およびポリトルイ
ジンおよびその誘導体等(それぞれ「Handbook of Orga
nic Conductive Molecules and Polymers」, Vol.1〜4
(NALWA著、WILEY出版)に記載されている)。
(C) Conducting Polymer Polypyrrole (K. Murakoshi et al., Chem. Lett. 199
7, p.471), and polyacetylene and its derivatives,
Poly (p-phenylene) and its derivatives, poly (p-phenylenevinylene) and its derivatives, polythienylenevinylene and its derivatives, polythiophene and its derivatives, polyaniline and its derivatives, and polytoluidine and its derivatives (each a “Handbook” of Orga
nic Conductive Molecules and Polymers ", Vol. 1-4
(Written by NALWA, published by WILEY)).

【0136】有機正孔(ホール)輸送材料に、Nature,
Vol.395, 8 Oct. 583〜585(1998)に記載されているよう
に、ドーパントレベルをコントロールするためにトリス
(4-ブロモフェニル)アミニウムヘキサクロロアンチモ
ネートのようなカチオンラジカルを含有する化合物を添
加したり、酸化物半導体表面のポテンシャル制御(空間
電荷層の補償)を行うためにLi[(CF3SO2)2N]のような塩
を添加しても良い。
Organic, hole-transporting materials include Nature,
Vol. 395, 8 Oct. 583-585 (1998).
To add a compound containing a cation radical such as (4-bromophenyl) aminium hexachloroantimonate, or to control the potential of the oxide semiconductor surface (compensate for the space charge layer), use Li [(CF 3 SO 2 ) 2 N].

【0137】有機正孔輸送材料は真空蒸着法,キャスト
法,塗布法,スピンコート法、浸漬法、電解重合法、光
電解重合法等の手法により電極内部に導入することがで
きる。また正孔輸送材料を電解液の替わりに使用すると
きは、短絡防止のためElectorochim. Acta 40, 643〜65
2(1995)に記載されているスプレーパイロリシス等の手
法を用いて、二酸化チタン薄層を下塗り層として塗設す
るのが好ましい。
The organic hole transporting material can be introduced into the inside of the electrode by a method such as a vacuum evaporation method, a casting method, a coating method, a spin coating method, an immersion method, an electrolytic polymerization method, and a photoelectrolytic polymerization method. When a hole transport material is used in place of the electrolyte, use Electorochim. Acta 40, 643-65 to prevent short circuits.
2 (1995), it is preferable to apply a thin layer of titanium dioxide as an undercoat layer using a technique such as spray pyrolysis.

【0138】無機固体化合物を電解質の代りに使用する
場合、ヨウ化銅(p-CuI)(J. Phys.D:Appl. Phys. 31, 1
492〜1496(1998))、チオシアン化銅(Thin Solid Film
s 261(1995), 307〜310、J. Appl. Phys. 80(8),15 Oct
ober 1996, 4749〜4754、Chem. Mater. 1998, 10, 1501
〜1509、SemiCond. Sci. Technol. 10, 1689〜1693)等
を、キャスト法,塗布法,スピンコート法、浸漬法、電
解メッキ法等の手法により電極内部に導入することがで
きる。
When an inorganic solid compound is used in place of the electrolyte, copper iodide (p-CuI) (J. Phys. D: Appl. Phys. 31, 1
492-1496 (1998)), copper thiocyanate (Thin Solid Film)
s 261 (1995), 307-310, J. Appl. Phys. 80 (8), 15 Oct.
ober 1996, 4749-4754, Chem. Mater. 1998, 10, 1501.
11509, SemiCond. Sci. Technol. 10, 1689-1693) and the like can be introduced into the electrode by a method such as a casting method, a coating method, a spin coating method, an immersion method, and an electrolytic plating method.

【0139】電荷移動層を形成するには以下の2通りの
方法を利用できる。1つは、色素増感した半導体微粒子
層の上にスペーサーを介して対極を貼り合わせておき、
両者の開放端を電解質溶液に浸漬することにより、半導
体微粒子層内および半導体微粒子層と対極との空隙に電
解質溶液を浸透させる方法である。もう1つは、半導体
微粒子層に電解質溶液を塗布することにより、半導体微
粒子層内に電解質溶液を浸透させるとともに、半導体微
粒子層上に電荷移動層を形成し、最後に対極を設ける方
法である。
To form the charge transfer layer, the following two methods can be used. One is to attach a counter electrode via a spacer on the dye-sensitized semiconductor fine particle layer,
This is a method in which the open ends of both are immersed in an electrolyte solution to allow the electrolyte solution to penetrate into the semiconductor fine particle layer and the gap between the semiconductor fine particle layer and the counter electrode. The other is a method in which an electrolyte solution is applied to the semiconductor fine particle layer so that the electrolyte solution penetrates into the semiconductor fine particle layer, a charge transfer layer is formed on the semiconductor fine particle layer, and finally a counter electrode is provided.

【0140】前者の場合、半導体微粒子層と対極との空
隙に電解質溶液を浸透させる方法として、毛管現象を利
用する常圧法と、半導体微粒子層と対極との上部開放端
(電解質溶液に浸漬していない方の開放端)から吸い上
げる減圧法がある。
In the former case, as a method for infiltrating the electrolyte solution into the gap between the semiconductor fine particle layer and the counter electrode, a normal pressure method utilizing capillary action, and an upper open end of the semiconductor fine particle layer and the counter electrode (dipping into the electrolyte solution). There is a decompression method that sucks from the open end that does not exist.

【0141】後者の場合、湿式の電荷移動層のときには
未乾燥のまま対極を付与し、エッジ部の液漏洩防止措置
を施す。またゲル電解質の場合には、湿式で塗布して重
合等の方法により固体化した後に対極を設けてもよい
し、対極を設けた後に固体化してもよい。電解液の他に
湿式有機正孔輸送材料やゲル電解質の層を形成する方法
としては、半導体微粒子層の形成や色素吸着の場合と同
様に、浸漬法、ローラ法、ディップ法、エアーナイフ
法、エクストルージョン法、スライドホッパー法、ワー
ヤーバー法、スピン法、スプレー法、キャスト法、各種
印刷法等を利用できる。固体電解質や固体の正孔(ホー
ル)輸送材料の場合には、真空蒸着法やCVD法等のドラ
イ成膜処理で電荷移動層を形成し、その後対極を設けて
も良い。
In the latter case, in the case of a wet type charge transfer layer, a counter electrode is provided in an undried state to take measures to prevent liquid leakage at the edge portion. In the case of a gel electrolyte, a counter electrode may be provided after being wet-coated and solidified by a method such as polymerization, or a solid may be provided after the counter electrode is provided. As a method of forming a layer of a wet organic hole transport material or a gel electrolyte in addition to the electrolytic solution, as in the case of forming a semiconductor fine particle layer and dye adsorption, a dipping method, a roller method, a dipping method, an air knife method, The extrusion method, slide hopper method, wire bar method, spin method, spray method, casting method, various printing methods and the like can be used. In the case of a solid electrolyte or a solid hole (hole) transport material, the charge transfer layer may be formed by a dry film forming process such as a vacuum evaporation method or a CVD method, and then a counter electrode may be provided.

【0142】固体化できない電解液や湿式の正孔輸送材
料の場合には塗布後速やかにエッジ部分を封止するのが
好ましく、また固体化可能な正孔輸送材料の場合には湿
式付与により正孔輸送層を膜形成した後、例えば光重合
や熱ラジカル重合等の方法により固体化するのが好まし
い。このように膜付与方式は電解液物性や工程条件によ
り適宜選択すればよい。
In the case of an electrolyte which cannot be solidified or a wet hole transporting material, it is preferable to seal the edge portion immediately after application, and in the case of a solidifying hole transporting material, it is preferable to wet the hole transporting material by applying a wet type. After forming the hole transport layer, it is preferable to solidify the film by a method such as photopolymerization or thermal radical polymerization. As described above, the film application method may be appropriately selected depending on the physical properties of the electrolyte and the process conditions.

【0143】なお、電荷移動層中の水分量は10,000ppm
以下が好ましく、さらに好ましくは2,000ppm以下であ
り、特に好ましくは100ppm以下である。
The amount of water in the charge transfer layer was 10,000 ppm.
The following is preferred, more preferably 2,000 ppm or less, and particularly preferably 100 ppm or less.

【0144】[D] 対極 対極は、光電変換素子を光電気化学電池としたとき、光
電気化学電池の正極として作用するものである。対極と
しては、通常導電性支持体と同様に導電層を有する基板
を用いることもできるが、強度や密封性が十分に保たれ
るような金属板を使用すれば、基板は必ずしも必要でな
い。対極に用いる導電材としては、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
等)、炭素、または導電性金属酸化物(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等)
が挙げられる。好ましい対極の例は、ガラスまたはプラ
スチックに塗布または蒸着した金属または導電性金属酸
化物の薄膜である。対極の厚さは特に制限されないが、
3nm〜10μmが好ましい。導電層が金属製である場合
は、その厚さは好ましくは5μm以下であり、さらに好
ましくは5nm〜3μmの範囲である。
[D] Counter electrode The counter electrode functions as a positive electrode of a photoelectrochemical cell when the photoelectric conversion element is a photoelectrochemical cell. As the counter electrode, a substrate having a conductive layer can be used as in the case of the conductive support. However, the substrate is not necessarily required if a metal plate having sufficient strength and sealing property is used. As the conductive material used for the counter electrode, a metal (for example, platinum,
Gold, silver, copper, aluminum, rhodium, indium, etc.), carbon, or conductive metal oxide (indium-tin composite oxide, tin oxide doped with fluorine, etc.)
Is mentioned. An example of a preferred counter electrode is a metal or conductive metal oxide thin film applied or deposited on glass or plastic. The thickness of the counter electrode is not particularly limited,
3 nm to 10 μm is preferred. When the conductive layer is made of metal, its thickness is preferably 5 μm or less, more preferably in the range of 5 nm to 3 μm.

【0145】導電性支持体と対極のいずれか一方または
両方から光を照射して良いので、感光層に光が到達する
ためには、導電性支持体と対極の少なくとも一方が実質
的に透明であれば良い。発電効率の向上の観点からは、
導電性支持体を透明にして、光を導電性支持体側から入
射させるのが好ましい。この場合対極は光を反射する性
質を有するのが好ましい。このような対極としては、金
属または導電性の酸化物を蒸着したガラスまたはプラス
チック、あるいは金属薄膜を使用できる。
Since light may be irradiated from one or both of the conductive support and the counter electrode, at least one of the conductive support and the counter electrode must be substantially transparent in order for the light to reach the photosensitive layer. I just want it. From the viewpoint of improving power generation efficiency,
It is preferable that the conductive support is made transparent and light is incident from the conductive support side. In this case, the counter electrode preferably has a property of reflecting light. As such a counter electrode, glass or plastic on which a metal or a conductive oxide is deposited, or a metal thin film can be used.

【0146】対極を設ける手順としては、(イ)電荷移動
層を形成した後でその上に設ける場合と、(ロ)色素増感
半導体微粒子の層の上にスペーサーを介して対極を配置
した後でその空隙に電解質溶液を充填し、架橋する場合
の2通りある。(イ)の場合、電荷移動層上に直接導電材
を塗布、メッキまたは蒸着(PVD、CVD)するか、
導電層を有する基板の導電層側を貼り付ける。また(ロ)
の場合、色素増感半導体微粒子層の上にスペーサーを介
して対極を組み立てて固定し、得られた組立体の開放端
を電解質溶液に浸漬し、毛細管現象または減圧を利用し
て色素増感半導体微粒子層と対極との空隙に電解質溶液
を浸透させ、次いで加熱により架橋させる。
The procedure for providing the counter electrode is as follows: (a) when the charge transfer layer is formed and then formed thereon; and (b) when the counter electrode is disposed on the layer of the dye-sensitized semiconductor fine particles via a spacer. Then, the space is filled with an electrolyte solution and crosslinked. In the case of (a), a conductive material is applied directly on the charge transfer layer, plated or deposited (PVD, CVD), or
The conductive layer side of a substrate having a conductive layer is attached. Also (b)
In the case of, a counter electrode is assembled and fixed via a spacer on the dye-sensitized semiconductor fine particle layer, the open end of the obtained assembly is immersed in an electrolyte solution, and the dye-sensitized semiconductor The electrolyte solution is permeated into the space between the fine particle layer and the counter electrode, and then crosslinked by heating.

【0147】[E] その他の層 電極として作用する導電性支持体および対極の一方また
は両方に、保護層、反射防止膜等の機能性層を設けても
良い。このような機能性層を多層に形成する場合、同時
多層塗布法や逐次塗布法を利用できるが、生産性の観点
からは同時多層塗布法が好ましい。同時多層塗布法で
は、生産性および塗膜の均一性を考えた場合、スライド
ホッパー法やエクストルージョン法が適している。これ
らの機能性層の形成には、その材質に応じて蒸着法や貼
り付け法等を用いることができる。
[E] Other Layers A functional layer such as a protective layer or an antireflection film may be provided on one or both of the conductive support serving as an electrode and the counter electrode. When such a functional layer is formed in multiple layers, a simultaneous multilayer coating method or a sequential coating method can be used, but from the viewpoint of productivity, the simultaneous multilayer coating method is preferable. In the simultaneous multi-layer coating method, a slide hopper method or an extrusion method is suitable in consideration of productivity and uniformity of a coating film. In forming these functional layers, an evaporation method, a sticking method, or the like can be used depending on the material.

【0148】さらに、作用電極の導電性支持体または対
極に保護層、反射防止膜等、必要な他の機能の層を設け
ることも可能である。このような層を多層にして機能分
離させる場合、同時多層塗布や逐次で塗布することが可
能であるが、生産性を優先させると同時多層塗布がより
好ましい。同時多層塗布では、生産性および膜付与均一
性を考えた場合、スライドホッパー法やエクストルージ
ョン法が適している。またこれらの機能層はその材料に
より、蒸着や貼り付け等の手法を用いて設けることもで
きる。
Further, a layer having other necessary functions such as a protective layer and an antireflection film can be provided on the conductive support or the counter electrode of the working electrode. When such layers are multi-layered to separate functions, simultaneous multi-layer coating or sequential coating can be performed, but simultaneous multi-layer coating is more preferable in terms of productivity. In the simultaneous multi-layer coating, the slide hopper method and the extrusion method are suitable in consideration of productivity and uniformity of film formation. Further, these functional layers can be provided by a technique such as vapor deposition or pasting depending on the material.

【0149】[3] 光電気化学電池 本発明の光電気化学電池は、上記光電変換素子に外部回
路で仕事をさせるようにしたものである。光電気化学電
池は構成物の劣化や内容物の揮散を防止するために、側
面をポリマーや接着剤等で密封するのが好ましい。導電
性支持体および対極にリードを介して接続される外部回
路自体は公知のもので良い。
[3] Photoelectrochemical Battery The photoelectrochemical battery of the present invention is one in which the photoelectric conversion element is made to work in an external circuit. It is preferable that the side surface of the photoelectrochemical cell is sealed with a polymer, an adhesive, or the like in order to prevent deterioration of components and volatilization of the contents. The external circuit itself connected to the conductive support and the counter electrode via a lead may be a known one.

【0150】[0150]

【実施例】本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the invention is limited thereto.

【0151】実施例1 金属錯体色素D-1,D-8,D-2,D-9,D-3,D-10,D-42お
よびD-48の合成 金属錯体色素D-1,D-8,D-2,D-9,D-3,D-10,D-42お
よびD-48の製造方法および構造式は下記の通りである。
ただし金属錯体色素D-8,D-9,D-10およびD-48中のカル
ボキシレートイオンは、プロトンが解離していない状態
(カルボキシル基)との平衡状態にあり、それに対応し
て対イオンCIの構造も変化する。
Example 1 Synthesis of Metal Complex Dyes D-1, D-8, D-2, D-9, D-3, D-10, D-42 and D-48 Metal Complex Dyes D-1, D The production methods and structural formulas of -8, D-2, D-9, D-3, D-10, D-42 and D-48 are as follows.
However, the carboxylate ions in the metal complex dyes D-8, D-9, D-10, and D-48 are in equilibrium with the state in which the proton is not dissociated (carboxyl group), and the corresponding counter ion The structure of CI also changes.

【0152】[0152]

【化38】 Embedded image

【0153】[0153]

【化39】 Embedded image

【0154】[0154]

【化40】 Embedded image

【0155】[0155]

【化41】 Embedded image

【0156】1.D-1,D-8の合成 塩化ルテニウム(III)3水和物10.44g(40mmol)をジ
メチルスルホキシド(DMSO)50mlに溶解し、5分還流し
た。25mlに濃縮後アセトン200mlを加え、室温に冷却後
結晶を濾別し、アセトンおよびエーテルにより洗浄し、
Ru錯体1の黄色結晶13.9g(収率72%)を得た。
1. Synthesis of D-1 and D-8 10.44 g (40 mmol) of ruthenium (III) chloride trihydrate was dissolved in 50 ml of dimethyl sulfoxide (DMSO) and refluxed for 5 minutes. After concentration to 25 ml, 200 ml of acetone was added, and after cooling to room temperature, the crystals were separated by filtration, washed with acetone and ether,
13.9 g (yield: 72%) of yellow crystals of Ru complex 1 were obtained.

【0157】0.87g(1.8mmol)のRu錯体1および0.54
g(1.8mmol)のビピリジンジカルボン酸ジエチルL-14
をクロロホルム5mlに溶解し、窒素雰囲気中で4時間還
流した。濃縮後少量のアセトンを加えて溶解し、さらに
エーテルを加えて結晶を析出させ。濾別後エーテルで洗
浄し、Ru錯体3の黄色結晶0.85g(収率75%)を得た。
0.87 g (1.8 mmol) of Ru complex 1 and 0.54
g (1.8 mmol) of diethyl bipyridinedicarboxylate L-14
Was dissolved in 5 ml of chloroform and refluxed in a nitrogen atmosphere for 4 hours. After concentration, a small amount of acetone was added to dissolve, and then ether was added to precipitate crystals. After filtration and washing with ether, 0.85 g (yield 75%) of yellow crystals of Ru complex 3 was obtained.

【0158】0.166g(0.264mol)のRu錯体2および0.0
50g(0.29mmol)のヒドロキサム酸ナトリウム3を、エ
タノール10mlおよび水10mlからなる混合溶媒に溶解し、
窒素雰囲気中で2時間還流した。さらに0.028g(0.12m
mol)のジピリジルピラジンBL-1を加え、20時間還流し
た。 0.20gのNH4PF6を加えて濃縮し、析出した結晶を
濾別し、水で洗浄した。セファデックスカラムLH-20
(展開溶媒:メタノール)により精製し、D-1の黒色結
晶0.18g(収率92%)を得た。黒色結晶D-1の構造はM
Sスペクトルおよび元素分析により確認した。
0.166 g (0.264 mol) of Ru complex 2 and 0.0
50 g (0.29 mmol) of sodium hydroxamate 3 is dissolved in a mixed solvent consisting of 10 ml of ethanol and 10 ml of water,
Refluxed in a nitrogen atmosphere for 2 hours. 0.028g (0.12m
mol) of dipyridylpyrazine BL-1 and refluxed for 20 hours. 0.20 g of NH 4 PF 6 was added and concentrated, and the precipitated crystals were separated by filtration and washed with water. Sephadex column LH-20
(Developing solvent: methanol) to give 0.18 g (yield 92%) of black crystals of D-1. The structure of the black crystal D-1 is M
Confirmed by S spectrum and elemental analysis.

【0159】0.081g(0.05mmol)のD-1、6mlのトリエ
チルアミン、18mlのジメチルホルムアミドおよび3mlの
水を混合し、12時間還流した。濃縮後アセトニトリルに
溶解して濾別し、0.06g(収率85%)の黒色結晶D-8を
得た。黒色結晶D-8の構造はMSスペクトルおよび元素
分析により確認した。
A mixture of 0.081 g (0.05 mmol) of D-1, 6 ml of triethylamine, 18 ml of dimethylformamide and 3 ml of water was refluxed for 12 hours. After concentration, the crystals were dissolved in acetonitrile and separated by filtration to obtain 0.06 g (yield: 85%) of black crystals D-8. The structure of the black crystal D-8 was confirmed by MS spectrum and elemental analysis.

【0160】2.D-2、D-9の合成 上記工程1のD-1およびD-8の合成において、ヒドロキサ
ム酸ナトリウム3の代わりにシュウ酸カリウム4を等モ
ル用い、かつNH4PF6の添加をしない以外は全く同様にし
て、D-2およびD-9を合成した。D-2およびD-9の構造はM
Sスペクトルおよび元素分析により確認した。
2. Synthesis of D-2, D-9 In the synthesis of D-1 and D-8 in Step 1 above, potassium oxalate 4 was used in equimolar amount instead of sodium hydroxamate 3 and NH 4 PF 6 was not added. Synthesized D-2 and D-9 in exactly the same manner. The structure of D-2 and D-9 is M
Confirmed by S spectrum and elemental analysis.

【0161】3.D-3、D-10の合成 上記工程1のD-1およびD-8の合成において、ヒドロキサ
ム酸ナトリウム3の代わりにジチオカルバミン酸ナトリ
ウム5を等モル用いた以外は全く同様にしてD-3およびD
-10を合成した。D-3およびD-10の構造はMSスペクトル
および元素分析により確認した。
[0161] 3. Synthesis of D-3 and D-10 D-3 and D-8 were synthesized in exactly the same manner as in the synthesis of D-1 and D-8 in Step 1 except that sodium dithiocarbamate 5 was used in equimolar amount instead of sodium hydroxamate 3. D
-10 was synthesized. The structures of D-3 and D-10 were confirmed by MS spectrum and elemental analysis.

【0162】4.D-42、D-48の合成 2.の合成においてジピリジルピラジンBL-1の代わりに、
J. Am. Chem. Soc.,109, 2691(1987)に記載の方法に従
って合成したBL-11を等モル用いた以外は全く同様にし
て、D-42およびD-48を合成した。D-42およびD-48の構造
はMSスペクトルおよび元素分析により確認した。
4. Synthesis of D-42 and D-48 In place of dipyridylpyrazine BL-1 in the synthesis of 2,
D-42 and D-48 were synthesized in exactly the same manner except that BL-11 synthesized according to the method described in J. Am. Chem. Soc., 109 , 2691 (1987) was used in an equimolar amount. The structures of D-42 and D-48 were confirmed by MS spectrum and elemental analysis.

【0163】5.他の金属錯体色素の合成 他の金属錯体色素も以上と同様にして、X1およびX2(X-
1〜X-48)、BL(BL-1〜BL-34)ならびにLL1およびLL
2(L-1〜L-50)の具体例を適宜組合せることにより合成
した。なお配位子X1およびX2の化合物は市販品を容易に
入手可能、またはInorg. Chim. Acta., 206, 69(1993),
Inorg. Chem., 29, 1888(1990), J. Am.Chem. Soc., 1
09, 2691(1987), Inorg. Chem., 29, 4750(1990), Inor
g. Chem.,28, 1520(1989), Inorg. Chem., 29, 167(199
0), Inorg. Chem.,28, 2465(1989)等の文献もしくはこ
れらに引用された文献を参照して合成することができ
る。またこれらの配位子へのカルボキシル基などの置換
基の導入は一般的な有機合成法により可能である。
5. Synthesis of Other Metal Complex Dyes In the same manner as described above, other metal complex dyes are represented by X 1 and X 2 (X-
1 to X-48), BL (BL- 1 to BL-34) and LL 1 and LL
2 It was synthesized by appropriately combining the specific examples of (L-1 to L-50). The compounds of the ligands X 1 and X 2 can be easily obtained from commercial products, or Inorg. Chim. Acta., 206 , 69 (1993),
Inorg. Chem., 29 , 1888 (1990), J. Am. Chem. Soc., 1
09 , 2691 (1987), Inorg.Chem., 29 , 4750 (1990), Inor
g. Chem., 28 , 1520 (1989), Inorg. Chem., 29 , 167 (199
0), Inorg. Chem., 28 , 2465 (1989), or the literature cited therein. The introduction of a substituent such as a carboxyl group into these ligands can be achieved by a general organic synthesis method.

【0164】6.吸収スペクトルの測定 D-8,D-9,D-10,D-11,D-47,D-48,D-49およびD-50お
よび比較色素1、2について、メタノール中の吸収スペ
クトルを測定した。吸収極大波長を表1に記す。
6. Measurement of absorption spectra Measure absorption spectra in methanol for D-8, D-9, D-10, D-11, D-47, D-48, D-49 and D-50 and comparative dyes 1 and 2. did. Table 1 shows the absorption maximum wavelength.

【0165】[0165]

【表1】 [Table 1]

【0166】表1から明らかなように、本発明の金属錯
体色素の吸収極大波長はいずれも比較色素1、2より長
波長化していた。従って、本発明の金属錯体色素を光電
気化学電池に用いると、より長波長の光まで分光増感し
て光電流に変換できるため大変好ましい。
As is clear from Table 1, the maximum absorption wavelength of the metal complex dye of the present invention was longer than those of Comparative Dyes 1 and 2. Therefore, it is very preferable to use the metal complex dye of the present invention in a photoelectrochemical cell because it can spectrally sensitize even longer wavelength light and convert it into a photocurrent.

【0167】実施例2 1.二酸化チタン分散液の調製 内側をテフロンコーティングした内容積200mlのステン
レス製容器に二酸化チタン微粒子(日本アエロジル
(株)製,Degussa P-25)15g、水45g、分散剤(アル
ドリッチ社製、Triron X-100)1g、直径0.5mmのジル
コニアビーズ(ニッカトー社製)30gを入れ、サンドグ
ラインダーミル(アイメックス社製)を用いて1500rpm
で2時間分散処理した。得られた分散液からジルコニア
ビーズを濾別した。得られた分散液中の二酸化チタン微
粒子の平均粒径は2.5μm であった。なお粒径はMALVERN
社製のマスターサイザーにより測定した。
Embodiment 2 1. Preparation of Titanium Dioxide Dispersion 15 g of titanium dioxide fine particles (Degussa P-25, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), 45 g of water and a dispersant (Aldrich, Triron X- 100) 1 g and 30 g of zirconia beads (manufactured by Nikkato) having a diameter of 0.5 mm are put in, and 1500 rpm using a sand grinder mill (manufactured by Imex).
For 2 hours. The zirconia beads were separated by filtration from the obtained dispersion. The average particle size of the titanium dioxide fine particles in the obtained dispersion was 2.5 μm. The particle size is MALVERN
It was measured by a master sizer manufactured by the company.

【0168】2.色素を吸着した二酸化チタン微粒子か
らなる電極層の作製 フッ素をドープした酸化スズを被覆した導電性ガラス板
(日本板硝子(株)製、表面抵抗:約10Ω/cm2)を準備
し、その導電層上にドクターブレードを用いて上記二酸
化チタン分散液を140μmの厚さ(湿潤厚さ)に塗布し、
25℃で30分間乾燥した。次にこの半導体塗布ガラス板を
電気炉(ヤマト科学(株)製マッフル炉FP-32型)に入
れ、450℃で30分間焼成した。二酸化チタン微粒子層の
厚さは10μm であり、二酸化チタン微粒子の塗布量は15
g/m2であった。
[0168] 2. Preparation of Electrode Layer Consisting of Titanium Dioxide Fine Particles Adsorbing Dye A conductive glass plate (manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd., surface resistance: about 10 Ω / cm 2 ) coated with fluorine-doped tin oxide is prepared, and the conductive layer is prepared. Using a doctor blade on top, apply the titanium dioxide dispersion to a thickness of 140 μm (wet thickness),
Dry at 25 ° C. for 30 minutes. Next, this semiconductor-coated glass plate was placed in an electric furnace (muffle furnace FP-32, manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) and baked at 450 ° C. for 30 minutes. The thickness of the titanium dioxide fine particle layer is 10 μm, and the coating amount of the titanium dioxide fine particles is 15 μm.
g / m 2 .

【0169】半導体塗布ガラス板を取り出し冷却した
後、表1に示す色素のメタノール溶液(濃度:3×10-4
mol/L)に3時間浸漬した。色素が吸着した半導体塗布
ガラス板を4-tert-ブチルピリジンに15分間浸漬した
後、メタノールで洗浄し、自然乾燥させた。このように
して得られた色素増感二酸化チタン微粒子層中の金属錯
体色素の吸着量は、その種類に応じて0.1〜10mモル/m2
の範囲内であった。
After taking out the semiconductor-coated glass plate and cooling it, a methanol solution of the dye shown in Table 1 (concentration: 3 × 10 -4)
mol / L) for 3 hours. The semiconductor-coated glass plate on which the dye was adsorbed was immersed in 4-tert-butylpyridine for 15 minutes, washed with methanol, and air-dried. The adsorption amount of the metal complex dye in the dye-sensitized titanium dioxide fine particle layer thus obtained is 0.1 to 10 mmol / m 2 depending on the type thereof.
Was within the range.

【0170】3.光電気化学電池の作製 以上のようにして作製した色素増感TiO2微粒子からなる
電極(2cm×2cm)をこれと同じ大きさの白金蒸着ガラ
ス板の白金蒸着層側とスペーサーを介して重ね合わせた
(図2参照)。得られた導電性ガラス板/色素増感半導
体微粒子層/白金蒸着ガラス板からなる組立体の開放端
を電解液(N-メチル2-オキサゾリジノン)に支持電解質
(1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムヨージド)0.65mol
/L,ヨウ素0.05mol/Lを加えたもの)に浸漬し、両ガラ
ス板の空隙に毛細管現象を利用して電解液をしみこませ
て、色素増感TiO2層中に導入した。このようにして、導
電性ガラス板10/色素増感TiO2微粒子層の空隙に電解質
が含浸してなる感光層20/電荷移動層30/白金蒸着ガラ
ス板40からなる積層構造(図1参照)を有する光電気化
学電池を得た。この工程を、表2に示す他の色素を用い
て繰り返した。
[0170] 3. Preparation of photoelectrochemical cell An electrode (2 cm × 2 cm) made of the dye-sensitized TiO 2 fine particles prepared as described above is superimposed on the platinum-deposited layer side of a platinum-deposited glass plate of the same size via a spacer. (See FIG. 2). The open end of the assembly comprising the obtained conductive glass plate / dye-sensitized semiconductor fine particle layer / platinum-deposited glass plate was placed in an electrolyte (N-methyl-2-oxazolidinone) with a supporting electrolyte (1-butyl-3-methylimidazolium). Iodide) 0.65mol
/ L, 0.05 mol / L of iodine), and the electrolyte was impregnated into the gaps between the two glass plates by utilizing the capillary phenomenon and introduced into the dye-sensitized TiO 2 layer. In this manner, a laminated structure of the conductive glass plate 10 / the photosensitive layer 20 in which the electrolyte is impregnated in the voids of the dye-sensitized TiO 2 fine particle layer / the charge transfer layer 30 / the platinum-deposited glass plate 40 (see FIG. 1) Was obtained. This process was repeated using the other dyes shown in Table 2.

【0171】4.光電変換効率の測定 得られた光電気化学電池の800nmにおける光電変換効率
をオプテル社製のIPCE(Incident Photon to Current C
onversion Efficiency)測定装置により測定した。表2
にそれぞれの金属錯体色素の光電変換効率をまとめて示
す。
[0171] 4. Measurement of Photoelectric Conversion Efficiency The photoelectric conversion efficiency at 800 nm of the obtained photoelectrochemical cell was measured using an IPCE (Incident Photon to Current C) manufactured by Optel.
onversion Efficiency). Table 2
Table 1 summarizes the photoelectric conversion efficiency of each metal complex dye.

【0172】[0172]

【表2】 [Table 2]

【0173】表2から、800nmの波長の光に対して、比
較色素は吸収能を有さないために光電変換能を示さない
のに対し、本発明の金属錯体色素は良好な光電変換能を
示すことが分かる。このように本発明の色素はいずれも
可視光のみならず赤外域においても高い光電変換能を有
する。
From Table 2, it can be seen that the comparative dye does not exhibit photoelectric conversion ability for light having a wavelength of 800 nm because it has no absorption ability, whereas the metal complex dye of the present invention exhibits good photoelectric conversion ability. It turns out that it shows. Thus, all of the dyes of the present invention have high photoelectric conversion ability not only in visible light but also in infrared region.

【0174】[0174]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の金属錯体
色素は可視光〜赤外域にわたる広い波長域において良好
な光吸収能を有するために、かかる金属錯体色素を吸着
した半導体微粒子を含む光電変換素子は、可視光〜赤外
域にわたって高い光電変換特性を有する。かかる光電変
換素子からなる光電気化学電池は太陽電池として極めて
有効である。
As described in detail above, the metal complex dye of the present invention has good light absorption in a wide wavelength range from visible light to infrared light, and therefore contains semiconductor fine particles adsorbing such a metal complex dye. The photoelectric conversion element has high photoelectric conversion characteristics over a range from visible light to infrared light. A photoelectrochemical cell comprising such a photoelectric conversion element is extremely effective as a solar cell.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の好ましい一実施例による光電変換素
子の構造を示す部分断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view illustrating a structure of a photoelectric conversion device according to a preferred embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の好ましい他の実施例による光電気化
学電池の構造を示す部分断面図である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating a structure of a photoelectrochemical cell according to another preferred embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・導電性支持体 11・・・基板 12・・・導電層 20・・・感光層 21・・・半導体微粒子 22・・・金属錯体色素 30・・・ゲル電解質層 40・・・対極 41・・・基板 42・・・導電層 10: conductive support 11: substrate 12: conductive layer 20: photosensitive layer 21: semiconductor fine particles 22: metal complex dye 30: gel electrolyte layer 40: counter electrode 41 ・ ・ ・ Substrate 42 ・ ・ ・ Conductive layer

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式(I) : (LL1)m1(X1)m2M1(BL)M2(X2)m3(LL2)m4・CI ・・・(I) (ただし、M1およびM2はそれぞれ金属原子を表し、 BLは前記金属原子に対して窒素で2座配位できる部位を
2個以上有する配位子を表し、 X1およびX2はそれぞれ独立にアシルオキシ基、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、アシル
基、カルボニル基、チオシアネート基、イソチオシアネ
ート基、シアネート基、イソシアネート基、ハロゲン原
子、シアノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アル
コキシ基およびアリールオキシ基からなる群から選ばれ
た基で配位する1座または2座の配位子、あるいはジア
ルキルケトンまたはカルボンアミドからなる1座または
2座の配位子を表し、 LL1およびLL2はそれぞれ独立に下記一般式(II): 【化1】 (ただし、ZaおよびZbはそれぞれ独立に5または6員環
を完成するのに必要な非金属原子群を表す。)により表
される2座配位子を表し、 m1およびm4はそれぞれ独立に0または1であり、 m2およびm3はそれぞれ独立に1〜4の整数を表し、m2ま
たはm3が2以上のとき、X1またはX2はそれぞれ同じでも
異なっていてもよく、またX1同士またはX2同士が連結し
ていてもよく、 CIは電荷を中和させるのに対イオンが必要な場合の対イ
オンを表す。)により表される金属錯体色素により増感
された半導体微粒子を含むことを特徴とする光電変換素
子。
[Claim 1] The following general formula (I): (LL 1 ) m1 (X 1 ) m2 M 1 (BL) M 2 (X 2 ) m3 (LL 2 ) m4 · CI (I) M 1 and M 2 each represent a metal atom; BL represents a ligand having two or more sites capable of bidentate nitrogen with respect to the metal atom; X 1 and X 2 each independently represent an acyloxy group Oxalylene group, acylthio group, thioacyloxy group, thioacylthio group, acylaminooxy group, thiocarbamate group, dithiocarbamate group, thiocarbonate group, dithiocarbonate group, trithiocarbonate group, acyl group, carbonyl group, thiocyanate A monodentate coordinated with a group selected from the group consisting of a group, an isothiocyanate group, a cyanate group, an isocyanate group, a halogen atom, a cyano group, an alkylthio group, an arylthio group, an alkoxy group and an aryloxy group. Or LL1 and LL2 independently represent a bidentate ligand or a bidentate or bidentate ligand composed of a dialkyl ketone or a carbonamide, wherein LL 1 and LL 2 each independently represent the following general formula (II): (However, Za and Zb each independently represent a non-metallic atom group necessary for completing a 5- or 6-membered ring), and m1 and m4 each independently represent 0. or a 1, m2 and m3 each independently represents an 1-4 integer, when m2 or m3 is 2 or more, X 1 or X 2 may be the same or different and each also X 1 s or X The two may be linked to each other, and CI represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge. A photoelectric conversion element comprising semiconductor fine particles sensitized by a metal complex dye represented by the formula (1).
【請求項2】 請求項1に記載の光電変換素子におい
て、一般式(I) 中のM1およびM2がそれぞれ独立にRu、F
e、Os、Cu、W、Cr、Mo、Ni、Pd、Pt、Co、Ir、Rh、R
e、MnまたはZnであることを特徴とする光電変換素子。
2. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein M 1 and M 2 in the general formula (I) are each independently Ru, F
e, Os, Cu, W, Cr, Mo, Ni, Pd, Pt, Co, Ir, Rh, R
e, Mn or Zn.
【請求項3】 請求項2に記載の光電変換素子におい
て、一般式(I) 中のM1およびM2がそれぞれ独立にRu、F
e、OsまたはCuであることを特徴とする光電変換素子。
3. The photoelectric conversion device according to claim 2, wherein M 1 and M 2 in the general formula (I) are each independently Ru, F
A photoelectric conversion element characterized by being e, Os or Cu.
【請求項4】 請求項3に記載の光電変換素子におい
て、一般式(I) 中のM1およびM2がRuであることを特徴と
する光電変換素子。
4. The photoelectric conversion device according to claim 3, wherein M 1 and M 2 in the general formula (I) are Ru.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の光電変
換素子において、LL1およびLL2の一般式(II)中で、Zaま
たはZbにより形成される環がピリジン環、ピリミジン
環、ピラジン環、ピリダジン環、ピラゾール環、イミダ
ゾール環、トリアゾール環、チアゾール環、オキサゾー
ル環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾトリアゾール環、
ベンゾオキサゾール環およびベンゾチアゾール環からな
る群から選ばれた少なくとも一種であることを特徴とす
る光電変換素子。
5. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein, in the general formula (II) of LL 1 and LL 2 , the ring formed by Za or Zb is a pyridine ring, a pyrimidine ring, Pyrazine ring, pyridazine ring, pyrazole ring, imidazole ring, triazole ring, thiazole ring, oxazole ring, benzimidazole ring, benzotriazole ring,
A photoelectric conversion element, which is at least one selected from the group consisting of a benzoxazole ring and a benzothiazole ring.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載の光電変
換素子において、前記配位子BLが下記一般式(III-1)〜
(III-3): 【化2】 (ただし、Zc,Zd,ZeおよびZfはそれぞれ独立に5また
は6員環を完成するのに必要な非金属原子群を表し、n1
は0または1を表す。)のいずれかにより表されること
を特徴とする光電変換素子。
6. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the ligand BL is represented by the following general formula (III-1):
(III-3): (However, Zc, Zd, Ze and Zf each independently represent a group of nonmetallic atoms required to complete a 5- or 6-membered ring, and n1
Represents 0 or 1. A photoelectric conversion element represented by any one of the above.
【請求項7】 請求項6に記載の光電変換素子におい
て、ZeまたはZfがピラジン環を形成していることを特徴
とする光電変換素子。
7. The photoelectric conversion device according to claim 6, wherein Ze or Zf forms a pyrazine ring.
【請求項8】 請求項1〜7のいずれかに記載の光電変
換素子において、前記配位子BLが下記一般式B-1〜B-1
0: 【化3】 (ただし、R21〜R30はそれぞれ独立に置換基を表し、B-
1〜B-10のどの環の炭素原子に結合していてもよく、
e,f,g,h,j,kおよびqはそれそれ独立に0〜
8の整数を表し、pおよびrはそれぞれ独立に0〜6の
整数を表し、sは0〜4の整数を表す。)のいずれかに
より表されることを特徴とする光電変換素子。
8. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the ligand BL has the following general formula B-1 to B-1
0: embedded image (However, R 21 to R 30 each independently represent a substituent, and B-
1 to B-10 may be bonded to any ring carbon atom,
e, f, g, h, j, k and q are each independently 0 to
Represents an integer of 8, p and r each independently represent an integer of 0 to 6, and s represents an integer of 0 to 4. A photoelectric conversion element represented by any one of the above.
【請求項9】 請求項8に記載の光電変換素子におい
て、前記一般式B-1〜B-10により表される配位子BL中のR
21〜R30がそれぞれ独立にアルキル基、アルケニル基、
アリール基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アミノ
基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、スルホ
ン酸基、ホスホリル基、ホスホニル基またはハロゲン原
子を表すことを特徴とする光電変換素子。
9. The photoelectric conversion device according to claim 8, wherein R in the ligand BL represented by the general formulas B-1 to B-10.
21 to R 30 are each independently an alkyl group, an alkenyl group,
A photoelectric conversion element, which represents an aryl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an amino group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoryl group, a phosphonyl group, or a halogen atom.
【請求項10】請求項8または9に記載の光電変換素子に
おいて、前記配位子BLが下記一般式B-1〜B-4: 【化4】 (ただし、R21、R22、R23およびR24はそれぞれ独立にア
ルキル基、アルケニル基、アリール基、ヒドロキシル
基、アルコキシ基、アミノ基、アルコキシカルボニル
基、カルボキシル基、スルホン酸基、ホスホリル基、ホ
スホニル基またはハロゲン原子を表し、B-1〜B-4のどの
環の炭素原子に結合していてもよく、e, f,gおよび
hはそれぞれ独立に0〜8の整数を表す。)のいずれか
により表される配位子であることを特徴とする光電変換
素子。
10. The photoelectric conversion device according to claim 8, wherein the ligand BL is represented by the following general formulas B-1 to B-4: (However, R 21 , R 22 , R 23 and R 24 each independently represent an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an amino group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoryl group, Represents a phosphonyl group or a halogen atom, and may be bonded to any ring carbon atom of B-1 to B-4, and e, f, g and h each independently represent an integer of 0 to 8.) A photoelectric conversion element, which is a ligand represented by any of the above.
【請求項11】請求項1〜10のいずれかに記載の光電変換
素子において、一般式(I) の金属錯体色素中のLL1およ
びLL2がそれぞれ独立に下記一般式(IV-1)または(IV-
2): 【化5】 (ただし、R1、R2、R5およびR6はそれぞれ独立に置換基
を表し、R3およびR4はそれぞれ独立に水素、アルキル基
またはアリール基を表し、aおよびbはそれぞれ独立に
0〜4の整数を表し、cおよびdはそれぞれ独立に0〜
2の整数を表し、R1とR2、R3とR4、R3とR5およびR4とR6
はそれぞれ互いに連結して環を形成していてもよい。)
により表されることを特徴とする光電変換素子。
11. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein LL 1 and LL 2 in the metal complex dye of the general formula (I) are each independently the following general formula (IV-1) or (IV-
2): embedded image (However, R 1 , R 2 , R 5 and R 6 each independently represent a substituent, R 3 and R 4 each independently represent hydrogen, an alkyl group or an aryl group, and a and b each independently represent 0. Represents an integer of ~ 4, and c and d each independently represent 0 ~
Represents an integer of 2, R 1 and R 2 , R 3 and R 4 , R 3 and R 5 and R 4 and R 6
May be connected to each other to form a ring. )
A photoelectric conversion element represented by:
【請求項12】請求項11に記載の光電変換素子において、
一般式(IV-1)または(IV-2)中のR1、R2、R5およびR6
それぞれ独立にアルキル基、アルケニル基、アリール
基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アミノ基、アルコ
キシカルボニル基、カルボキシル基、スルホン酸基、ホ
スホリル基、ホスホニル基またはハロゲン原子を表すこ
とを特徴とする光電変換素子。
12. The photoelectric conversion device according to claim 11,
R 1 , R 2 , R 5 and R 6 in the general formula (IV-1) or (IV-2) each independently represent an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an amino group, an alkoxycarbonyl A photoelectric conversion element, which represents a group, a carboxyl group, a sulfonic group, a phosphoryl group, a phosphonyl group or a halogen atom.
【請求項13】 請求項1〜12のいずれかに記載の光電変
換素子において、一般式(I) 中のX1およびX2がそれぞれ
独立にジチオカルバメート基、アシルアミノオキシ基、
アシルオキシ基、オキザリレン基、イソシアネート基、
シアネート基、イソチオシアネート基、チオシアネート
基、アルキルチオ基またはアリールチオ基であることを
特徴とする光電変換素子。
13. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein X 1 and X 2 in the general formula (I) are each independently a dithiocarbamate group, an acylaminooxy group,
Acyloxy group, oxalylene group, isocyanate group,
A photoelectric conversion element, which is a cyanate group, an isothiocyanate group, a thiocyanate group, an alkylthio group, or an arylthio group.
【請求項14】 請求項1〜13のいずれかに記載の光電変
換素子において、一般式(I) により表される金属錯体色
素が少なくとも1つの酸性基を有することを特徴とする
光電変換素子。
14. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the metal complex dye represented by the general formula (I) has at least one acidic group.
【請求項15】 請求項1〜14のいずれかに記載の光電変
換素子において、前記半導体微粒子が酸化チタン微粒子
であることを特徴とする光電変換素子。
15. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the semiconductor fine particles are titanium oxide fine particles.
【請求項16】 請求項1〜15のいずれかに記載の光電変
換素子を用いることを特徴とする光電気化学電池。
A photoelectrochemical cell using the photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 15.
【請求項17】 下記一般式(I) : (LL1)m1(X1)m2M1(BL)M2(X2)m3(LL2)m4・CI ・・・(I) (ただし、M1およびM2はそれぞれ4または6配位可能な
金属原子を表し、 BLは下記一般式B-1〜B-10: 【化6】 (ただし、R21〜R30はそれぞれ独立に置換基を表し、B-
1〜B-10のどの環の炭素原子に結合していてもよく、
e,f,g,h,j,kおよびqはそれそれ独立に0〜
8の整数を表し、pおよびrはそれぞれ独立に0〜6の
整数を表し、sは0〜4の整数を表す。)のいずれかに
より表され、 X1およびX2はそれぞれ独立にアシルオキシ基、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、アシル
基、カルボニル基、チオシアネート基、イソチオシアネ
ート基、シアネート基、イソシアネート基、ハロゲン原
子、シアノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アル
コキシ基およびアリールオキシ基からなる群から選ばれ
た基で配位する1座または2座の配位子、あるいはジア
ルキルケトンまたはカルボンアミドからなる1座または
2座の配位子を表し、 LL1およびLL2はそれぞれ独立に下記一般式(IV-1)または
(IV-2): 【化7】 (ただし、R1、R2、R5およびR6はそれぞれ独立に置換基
を表し、R3およびR4はそれぞれ独立に水素、アルキル基
またはアリール基を表し、aおよびbはそれぞれ独立に
0〜4の整数を表し、cおよびdはそれぞれ独立に0〜
2の整数を表し、R1とR2、R3とR4、R3とR5およびR4とR6
はそれぞれ互いに連結して環を形成していてもよい。)
により表される2座配位子を表し、 m1およびm4はそれぞれ独立に0または1であり、 m2およびm3はそれぞれ独立に1〜4の整数を表し、m2ま
たはm3が2以上のとき、X1またはX2はそれぞれ同じでも
異なっていてもよく、またX1同士またはX2同士が連結し
ていてもよく、 CIは電荷を中和させるのに対イオンが必要な場合の対イ
オンを表す。)により表されることを特徴とする金属錯
体色素。
17. The following general formula (I): (LL 1 ) m1 (X 1 ) m2 M 1 (BL) M 2 (X 2 ) m3 (LL 2 ) m4 · CI (I) M 1 and M 2 each represent a metal atom capable of 4 or 6 coordination, and BL represents the following general formulas B-1 to B-10: (However, R 21 to R 30 each independently represent a substituent, and B-
1 to B-10 may be bonded to any ring carbon atom,
e, f, g, h, j, k and q are each independently 0 to
Represents an integer of 8, p and r each independently represent an integer of 0 to 6, and s represents an integer of 0 to 4. X 1 and X 2 are each independently an acyloxy group, an oxalylene group, an acylthio group, a thioacyloxy group, a thioacylthio group, an acylaminooxy group, a thiocarbamate group, a dithiocarbamate group, a thiocarbonate group From a dithiocarbonate group, a trithiocarbonate group, an acyl group, a carbonyl group, a thiocyanate group, an isothiocyanate group, a cyanate group, an isocyanate group, a halogen atom, a cyano group, an alkylthio group, an arylthio group, an alkoxy group and an aryloxy group A monodentate or bidentate ligand coordinated by a group selected from the group consisting of, or a monodentate or bidentate ligand composed of dialkyl ketone or carbonamide, and LL 1 and LL 2 are each independently The following general formula (IV-1) or
(IV-2): (However, R 1 , R 2 , R 5 and R 6 each independently represent a substituent, R 3 and R 4 each independently represent hydrogen, an alkyl group or an aryl group, and a and b each independently represent 0. Represents an integer of ~ 4, and c and d each independently represent 0 ~
Represents an integer of 2, R 1 and R 2 , R 3 and R 4 , R 3 and R 5 and R 4 and R 6
May be connected to each other to form a ring. )
Wherein m1 and m4 are each independently 0 or 1, m2 and m3 each independently represent an integer of 1 to 4, and when m2 or m3 is 2 or more, X 1 or X 2 may be the same or different, and X 1 or X 2 may be linked to each other, and CI represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge . A metal complex dye represented by the formula:
【請求項18】 請求項17に記載の金属錯体色素におい
て、 M1およびM2はそれぞれRuであり、 X1およびX2はそれぞれ独立にジチオカルバメート基、ア
シルアミノオキシ基、アシルオキシ基、オキザリレン
基、イソシアネート基、シアネート基、イソチオシアネ
ート基、チオシアネート基、アルキルチオ基およびアリ
ールチオ基からなる群から選ばれた基で配位する1座ま
たは2座の配位子を表し、 BLは下記一般式B-1〜B-4: 【化8】 (ただし、R21、R22、R23およびR24はそれぞれ独立にア
ルキル基、アルケニル基、アリール基、ヒドロキシル
基、アルコキシ基、アミノ基、アルコキシカルボニル
基、カルボキシル基、スルホン酸基、ホスホリル基、ホ
スホニル基またはハロゲン原子を表し、B-1〜B-4のどの
環の炭素原子に結合していてもよく、e, f,gおよび
hはそれぞれ独立に0〜8の整数を表す。)のいずれか
により表される配位子であることを特徴とする金属錯体
色素。
18. The metal complex dye according to claim 17, wherein M 1 and M 2 are each Ru, and X 1 and X 2 are each independently a dithiocarbamate group, an acylaminooxy group, an acyloxy group, an oxalylene group. Represents a monodentate or bidentate ligand coordinated by a group selected from the group consisting of isocyanate group, cyanate group, isothiocyanate group, thiocyanate group, alkylthio group and arylthio group, and BL represents the following general formula B- 1 to B-4: (However, R 21 , R 22 , R 23 and R 24 each independently represent an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an amino group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoryl group, Represents a phosphonyl group or a halogen atom, and may be bonded to any ring carbon atom of B-1 to B-4, and e, f, g and h each independently represent an integer of 0 to 8.) A metal complex dye, which is a ligand represented by any of the above.
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