JP2000357809A - Photoelectric conversion material, photoelectric conversion element and polymethine dye - Google Patents

Photoelectric conversion material, photoelectric conversion element and polymethine dye

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JP2000357809A
JP2000357809A JP11168553A JP16855399A JP2000357809A JP 2000357809 A JP2000357809 A JP 2000357809A JP 11168553 A JP11168553 A JP 11168553A JP 16855399 A JP16855399 A JP 16855399A JP 2000357809 A JP2000357809 A JP 2000357809A
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JP
Japan
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group
ring
general formula
photoelectric conversion
dye
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JP11168553A
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Japanese (ja)
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Hiroo Takizawa
裕雄 滝沢
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
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    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells

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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 可視光領域に高い光電変換特性を有する色素増感光電変
換素子材料、それを用いた光電変換素子及び新規ポリメ
チン色素を提供する。 【課題】 【解決手段】 下記一般式(I)で表される色素によっ
て増感された半導体微粒子を含む光電変換材料。 【化1】 一般式(I)中、R1 はOH、SH、SeH、TeH、
NR5 R6 のいずれかを表し、R5 、R6 はそれぞれ水
素、アルキル基、アリール基を表す。R2 〜R4はそれ
ぞれ水素又は置換基を表し、互いに連結して環を形成し
てもよい。mは0〜2の整数を表す。P1 はシクロアル
ケン環基又はヘテロ環基を表し、Q1 、Q 2 はそれぞれ
酸素、硫黄、セレン、テルル、NR7 又はシクロアルカ
ン環基、シクロアルケン環基、ヘテロ環基を表し、R7
は水素、アルキル基、アリール基を表すが、Q1 、Q2
の少なくとも1つはシクロアルカン環基、シクロアルケ
ン環基、ヘテロ環基を表す。
(57) [Summary] Dye-sensitized photoelectric conversion with high photoelectric conversion characteristics in the visible light region
Element material, photoelectric conversion element using the same, and novel polymer
Provide a tin dye. 【Task】 SOLUTION: The dye represented by the following general formula (I) is used.
Photoelectric conversion material containing semiconductor particles sensitized by sensitization. Embedded image In the general formula (I), R1Are OH, SH, SeH, TeH,
NRFiveR6R represents any ofFive, R6Is water
Represents an alkyl, an alkyl group, or an aryl group. RTwo~ RFourIs it
Each represents hydrogen or a substituent, and is linked to each other to form a ring
You may. m represents an integer of 0 to 2. P1Is cycloal
Represents a ken ring group or a heterocyclic group,1, Q TwoAre each
Oxygen, sulfur, selenium, tellurium, NR7Or cycloalka
A ring group, a cycloalkene ring group or a heterocyclic group;7
Represents hydrogen, an alkyl group, or an aryl group;1, QTwo
At least one is a cycloalkane ring group, a cycloalkene
And a heterocyclic group.

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】本発明は色素で増感された半
導体微粒子を用いた光電変換材料およびそれを用いた光
電変換素子に関する。さらには、光電変換材料および光
電変換素子等に用いられるポリメチン色素に関する。
The present invention relates to a photoelectric conversion material using semiconductor fine particles sensitized with a dye, and a photoelectric conversion element using the same. Furthermore, the present invention relates to a polymethine dye used for a photoelectric conversion material, a photoelectric conversion element, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】太陽光発電は単結晶シリコン太陽電池、
多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電
池、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、普及させる上で製造コスト、原材料確保、
エネルギーペイバックタイムが長い等の問題点を克服す
る必要がある。一方、大面積化や低価格化を指向した有
機材料を用いた太陽電池もこれまでにも多く提案されて
いるが、変換効率が低く、耐久性も悪いという問題があ
った。こうした状況の中で、Nature(第353巻、第737〜
740頁、1991年)および米国特許4927721号等に、色素に
よって増感された半導体微粒子を用いた光電変換素子お
よび太陽電池、ならびにこれを作成するための材料およ
び製造技術が開示された。提案された電池は、ルテニウ
ム錯体によって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太陽電池である。この方式の第一
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、第二の利点は用いら
れ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。
2. Description of the Related Art Photovoltaic power generation is a single-crystal silicon solar cell,
Polycrystalline silicon solar cells, amorphous silicon solar cells, and compound solar cells such as cadmium telluride and indium copper selenide have been put into practical use or subject to major research and development.
It is necessary to overcome problems such as a long energy payback time. On the other hand, many solar cells using an organic material intended to have a large area and a low price have been proposed so far, but have a problem that conversion efficiency is low and durability is poor. Under these circumstances, Nature (Vol.353, 737-
(Pp. 740, 1991) and U.S. Pat. No. 4,492,721 disclose a photoelectric conversion element and a solar cell using semiconductor fine particles sensitized by a dye, as well as materials and manufacturing techniques for producing the same. The proposed battery is a wet solar battery using a titanium dioxide porous thin film spectrally sensitized by a ruthenium complex as a working electrode. The first advantage of this method 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. Since the absorption of the dye is broad, it is possible to convert light in almost all wavelength regions of visible light into electricity.

【0003】色素増感光電変換素子の改良が求められる
点の一つに増感色素として高価なルテニウム錯体色素を
用いる事が挙げられ、安価な有機色素によって増感され
る光電変換素子の開発が望まれていた。このような例と
しては特開平11−86916公報や欧州特許EP09
11841A記載の化合物などを用いる方法が知られて
いるが、高い光電変換効率は得られていなかった。
One of the demands for improvement of dye-sensitized photoelectric conversion elements is to use expensive ruthenium complex dyes as sensitizing dyes, and the development of photoelectric conversion elements sensitized by inexpensive organic dyes has been developed. Was desired. Such an example is disclosed in JP-A-11-86916 and European Patent EP09 / 09.
A method using the compound described in 11841A is known, but high photoelectric conversion efficiency has not been obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は可視光
領域に吸収を有し、かつ半導体微粒子を効率良く増感し
得る有機色素を用いることによって、安価かつ高い変換
効率を有する色素増感光電変換素子材料及びそれを用い
た光電変換素子を提供すること、それらに用いられる新
規な有機色素を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a dye sensitizer which is inexpensive and has high conversion efficiency by using an organic dye having absorption in the visible light region and capable of efficiently sensitizing semiconductor fine particles. An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element material and a photoelectric conversion element using the same, and to provide a novel organic dye used for them.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題は下記の本発明
を特定する事項及び好ましい事項により解決された。 (1)一般式(I)で表される色素によって増感された
半導体微粒子を含むことを特徴とする光電変換材料。
The above objects have been attained by the following items which specify the present invention and preferable items. (1) A photoelectric conversion material comprising semiconductor fine particles sensitized by a dye represented by the general formula (I).

【0006】[0006]

【化5】 Embedded image

【0007】一般式(I)中、R1 はOH、SH、Se
H、TeH、NR5 R6 のいずれかを表し、R5 、R6
はそれぞれ独立に水素、アルキル基、アリール基を表
す。R 2 〜R4 はそれぞれ独立に水素または置換基を表
し、互いに連結して環を形成してもよい。mは0〜2の
整数を表す。P1 はシクロアルケン環基またはヘテロ環
基を表し、Q1 、Q2 はそれぞれ独立に酸素、硫黄、セ
レン、テルル、NR7 またはシクロアルカン環基、シク
ロアルケン環基、ヘテロ環基を表し、R7 は水素、アル
キル基、アリール基を表すが、Q1 、Q2 の少なくとも
どちらかはシクロアルカン環基、シクロアルケン環基、
ヘテロ環基のいずれかを表す。 (2)一般式(I)にてR1 がOHであることを特徴と
する(1)の光電変換材料。 (3)一般式(I)にてR2 〜R4 がそれぞれ独立に水
素、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、ア
リール基、ヘテロ環基であることを特徴とする(1)又
は(2)の光電変換材料。 (4)一般式(I)にてQ1 がシクロアルカン環基、シ
クロアルケン環基、ヘテロ環基のいずれかであり、Q2
が酸素であることを特徴とする(1)〜(3)の光電変
換材料。 (5)一般式(I)で表される色素が一般式(II)で表
されることを特徴とする(1)〜(4)の光電変換材
料。
In the general formula (I), R1Is OH, SH, Se
H, TeH, NRFiveR6R represents any ofFive, R6
Each independently represents hydrogen, an alkyl group, or an aryl group.
You. R Two~ RFourEach independently represents hydrogen or a substituent
Then, they may be connected to each other to form a ring. m is 0-2
Represents an integer. P1Is a cycloalkene or heterocyclic ring
Represents a group, Q1, QTwoAre independently oxygen, sulfur,
Ren, tellurium, NR7Or cycloalkane ring group, cyclo
Represents a roalkene ring group or a heterocyclic group;7Is hydrogen, al
Represents a kill group or an aryl group,1, QTwoAt least
Either is a cycloalkane ring group, a cycloalkene ring group,
Represents any of heterocyclic groups. (2) R in general formula (I)1Is OH
(1). (3) R in general formula (I)Two~ RFourBut each independently water
, An alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group,
A reel group or a heterocyclic group (1)
Is the photoelectric conversion material of (2). (4) Q in general formula (I)1Is a cycloalkane ring group,
A chloroalkene ring group or a heterocyclic group;Two
Is oxygen. (1) to (3), wherein
Replacement material. (5) The dye represented by the general formula (I) is represented by the general formula (II)
(1)-(4)
Fees.

【0008】[0008]

【化6】 Embedded image

【0009】一般式(II)中、P1 、mは一般式(I)
と同義である。R12、R13、R14はそれぞれ独立に水
素、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、ア
リール基、ヘテロ環基を表し、互いに連結して環を形成
してもよい。Q11は5または6員環のシクロアルカン環
基もしくはシクロアルケン環基もしくはヘテロ環基を表
す。 (6)一般式(I)または一般式(II)にて、P1 を形
成する環がベンゼン環、ナフタレン環、ベンゾチアゾー
ル環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾセレナゾール環、
ベンゾテルラゾール環、2−キノリン環、4−キノリン
環、ベンゾイミダゾール環、チアゾリン環、インドレニ
ン環、オキサジアゾール環、チアゾール環、イミダゾー
ル環のいずれかであり、いずれも置換または縮環しても
よいことを特徴とする(1)〜(5)の光電変換材料。 (7)一般式(II) で表される色素が一般式(III −
1)または一般式(III −2)で表される色素であるこ
とを特徴とする(5)〜(6)の光電変換材料。
In the general formula (II), P 1 and m represent the general formula (I)
Is synonymous with R 12 , R 13 , and R 14 each independently represent hydrogen, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and may be linked to each other to form a ring. Q 11 represents a 5- or 6-membered cycloalkane ring group, cycloalkene ring group or heterocyclic group. (6) In formula (I) or (II), the ring forming P 1 is a benzene ring, a naphthalene ring, a benzothiazole ring, a benzoxazole ring, a benzoselenazole ring,
A benzotellurazole ring, a 2-quinoline ring, a 4-quinoline ring, a benzimidazole ring, a thiazoline ring, an indolenine ring, an oxadiazole ring, a thiazole ring, or an imidazole ring. (1) to (5). (7) The dye represented by the general formula (II) is represented by the general formula (III-
(5) The photoelectric conversion material according to (6), which is a dye represented by formula (III-2).

【0010】[0010]

【化7】 Embedded image

【0011】一般式(III −1)、(III −2)中、R
12、R13、R14、m、Q11は一般式(II)と同義であ
る。一般式(III −1)中、Y1 は酸素、硫黄、セレ
ン、テルル、CR17R18、NR19を表し、R17、R18、
R19はそれぞれ独立に水素、アルキル基、アルケニル
基、アリール基を表す。R15は水素、アルキル基、アル
ケニル基、アリール基を表す。R16は置換基を表し、a
は0〜4の整数を表す。aが2以上の時、R16は同じで
も異なってもよく、互いに連結して環を形成してもよ
い。一般式(III −2)中、Y2 、Y3 はどちらかがN
R21を、もう一方がCR22を表し、R21は水素、アルキ
ル基、アルケニル基、アリール基を表し、R22は水素又
は置換基を表す。Zaは共役をつなげるためのπ結合1
個を表す。R20は置換基を表し、bは0〜4の整数を表
す。bが2以上の時、R20は同じでも異なってもよく、
互いに連結して環を形成してもよい。 (8)一般式(III −1)、(III −2)にてR16、R
20、R22がそれぞれ独立にシアノ基、アルコキシカルボ
ニル基、カルボキシル基、アシル基、アシルオキシ基、
アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルホ
ン酸基、スルホンアミド基、カルバモイル基、アミノ
基、アシルアミノ基、アルキル基、アルケニル基、アリ
ール基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールオキ
シ基、ヘテロ環基、ホスホニル基、ホスホリル基、ヒド
ロキサム酸基、ヒドロキシル基、アルキニル基、シクロ
アルキル基、ハロゲン原子を表すことを特徴とする
(7)の光電変換材料。 (9)一般式(III −2)にてY2 がNR21を、Y3 が
CR22を表すことを特徴とする(7)または(8)の光
電変換材料。 (10)一般式(III ―1)にてY1 がCR17R18で表
されることを特徴とする(7)または(8)の光電変換
材料。 (11)一般式(II)、(III −1)、(III −2)に
おけるQ11が、5または6員環のヘテロ環であることを
特徴とする(5)〜(10)の光電変換材料。 (12)一般式(II)、(III −1)、(III −2)に
おけるQ11により形成される環が、ピラゾリジンジオン
環、バルビツール酸環、チオバルビツール酸環、イソオ
キサゾロン環、ピラゾロン環、ピリドン環、ロダニン
環、ピロロトリアゾール環、ピラゾロトリアゾール環、
ヒダントイン環、チオヒダントイン環、チアゾリジンジ
オン環、オキサゾリジノンチオン環のいずれかであるこ
とを特徴とする(11)の光電変換材料。 (13)一般式(I)におけるR2 〜R4 、一般式(I
I)、(III −1)、(III −2)におけるR12〜R14
がいずれも水素であることを特徴とする(1)〜(1
2)の光電変換材料。 (14)一般式(III −1)におけるR15、一般式(II
I −2)におけるR21がアルキル基であることを特徴と
する(7)〜(13)の光電変換材料。 (15)色素によって増感された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(1)〜(14)の
光電変換材料。 (16)(1)〜(15)のいずれかの光電変換材料を
塗設した導電性支持体と電荷移動層および対極を有する
光電変換素子。 (17)下記一般式(IV−1)または(IV−2)にて表
されることを特徴とするポリメチン色素。
In the general formulas (III-1) and (III-2), R
12 , R 13 , R 14 , m, and Q 11 have the same meanings as in formula (II). In the general formula (III-1), Y 1 represents oxygen, sulfur, selenium, tellurium, CR 17 R 18 , NR 19 , and R 17 , R 18 ,
R 19 independently represents hydrogen, an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group. R 15 represents hydrogen, an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group. R 16 represents a substituent, a
Represents an integer of 0 to 4. When a is 2 or more, R 16 may be the same or different, and may combine with each other to form a ring. In the general formula (III-2), one of Y 2 and Y 3 is N
R 21 represents CR 22 , the other represents CR 22 , R 21 represents hydrogen, an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group, and R 22 represents hydrogen or a substituent. Za is a π bond 1 for connecting conjugates.
Represents an individual. R 20 represents a substituent, and b represents an integer of 0 to 4. When b is 2 or more, R 20 may be the same or different,
They may be connected to each other to form a ring. (8) R 16 and R in the general formulas (III-1) and (III-2)
20 and R 22 each independently represent a cyano group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, an acyl group, an acyloxy group,
Alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, sulfonic acid group, sulfonamide group, carbamoyl group, amino group, acylamino group, alkyl group, alkenyl group, aryl group, alkoxy group, alkylthio group, aryloxy group, heterocyclic group, phosphonyl group , A phosphoryl group, a hydroxamic acid group, a hydroxyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, or a halogen atom. (9) The photoelectric conversion material according to (7) or (8), wherein Y 2 represents NR 21 and Y 3 represents CR 22 in the general formula (III-2). (10) The photoelectric conversion material according to (7) or (8), wherein Y 1 is represented by CR 17 R 18 in the general formula (III-1). (11) The photoelectric conversion according to (5) to (10), wherein Q 11 in the general formulas (II), (III-1), and (III-2) is a 5- or 6-membered heterocycle. material. (12) In formula (II), (III -1), the ring formed by Q 11 in (III -2) is, pyrazolidinedione ring, barbituric acid ring, thiobarbituric acid ring, an isoxazolone ring , Pyrazolone ring, pyridone ring, rhodanine ring, pyrrolotriazole ring, pyrazolotriazole ring,
(11) The photoelectric conversion material according to (11), which is any one of a hydantoin ring, a thiohydantoin ring, a thiazolidinedione ring, and an oxazolidinonethione ring. (13) R 2 to R 4 in the general formula (I);
R 12 to R 14 in (I), (III-1) and (III-2)
Are hydrogen. (1) to (1)
2) The photoelectric conversion material. (14) R 15 in the general formula (III-1);
The photoelectric conversion materials according to (7) to (13), wherein R 21 in I-2) is an alkyl group. (15) The photoelectric conversion material according to (1) to (14), wherein the semiconductor fine particles sensitized by the dye are titanium oxide fine particles. (16) A photoelectric conversion element comprising a conductive support coated with the photoelectric conversion material according to any one of (1) to (15), a charge transfer layer, and a counter electrode. (17) A polymethine dye represented by the following general formula (IV-1) or (IV-2).

【0012】[0012]

【化8】 Embedded image

【0013】一般式(IV−1)または(IV−2)中、R
12、R13、R14、R15、R21、m、a、b、Y1 、Za
は一般式(II)、(III −1)、(III −2)と同義で
ある。Y12、Y13はどちらかがNR21を、もう一方がC
R23を表し、R24、R25はそれぞれ独立にシアノ基、ア
ルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アシル基、ア
シルオキシ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホ
ニル基、スルホン酸基、スルホンアミド基、カルバモイ
ル基、アミノ基、アシルアミノ基、アルキル基、アルケ
ニル基、アリール基、アルコキシ基、アルキルチオ基、
アリールオキシ基、ヘテロ環基、ホスホニル基、ホスホ
リル基、ヒドロキサム酸基、ヒドロキシル基、アルキニ
ル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子を表す。aが2
以上の時、R24は同じでも異なってもよく、互いに連結
して環を形成してもよい。bが2以上の時、R25は同じ
でも異なってもよく、互いに連結して環を形成してもよ
い。R23は水素又はR24、R25と同義である。Q21は、
ピラゾリジンジオン環基、バルビツール酸環基、チオバ
ルビツール酸環基、イソオキサゾロン環基、ピラゾロン
環基、ピリドン環基、ロダニン環基、ピロロトリアゾー
ル環基、ピラゾロトリアゾール環基、ヒダントイン環
基、チオヒダントイン環基、チアゾリジンジオン環基、
オキサゾリジノンチオン環基を表す。
In the general formula (IV-1) or (IV-2), R
12, R 13, R 14, R 15, R 21, m, a, b, Y 1, Za
Has the same meaning as in formulas (II), (III-1) and (III-2). One of Y 12 and Y 13 is NR 21 and the other is C
R 23 represents R 23 and R 24 and R 25 each independently represent a cyano group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, an acyl group, an acyloxy group, an alkylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, a sulfonic acid group, a sulfonamide group, a carbamoyl group, an amino group; Group, acylamino group, alkyl group, alkenyl group, aryl group, alkoxy group, alkylthio group,
Represents an aryloxy group, a heterocyclic group, a phosphonyl group, a phosphoryl group, a hydroxamic acid group, a hydroxyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, or a halogen atom. a is 2
In the above, R 24 may be the same or different, and may be connected to each other to form a ring. When b is 2 or more, R 25 may be the same or different, and may combine with each other to form a ring. R 23 has the same meaning as hydrogen or R 24 and R 25 . Q 21 is,
Pyrazolidinedione ring group, barbituric acid ring group, thiobarbituric acid ring group, isoxazolone ring group, pyrazolone ring group, pyridone ring group, rhodanine ring group, pyrrolotriazole ring group, pyrazolotriazole ring group, hydantoin ring Group, thiohydantoin ring group, thiazolidinedione ring group,
Represents an oxazolidinonethione ring group.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

【0015】以下に一般式(I)で表される本発明の色
素について詳しく説明する。なお、本発明の化合物がア
ルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキレン基
等を含む時、それらは直鎖状でも分岐鎖状でも良く、置
換していても無置換でも良い。また、本発明の化合物が
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 dye of the present invention represented by formula (I) will be described below in detail. When the compound of the present invention contains an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkylene group, etc., they may be linear or branched, and may be substituted or unsubstituted. When the compound 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.

【0016】一般式(I)中、R1 はOH、SH、Se
H、TeH、NR5 R6 のいずれかを表し、好ましくは
OH、NR5 R6 を表し、より好ましくはOHを表す。
R5 、R6 はそれぞれ独立に水素、アルキル基(好まし
くは炭素原子数(以下C数という)1〜20、例えばメ
チル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、t−ブチ
ル、n−ブチル、2−エチルヘキシル、ベンジル、2−
エトキシエチル、1−カルボキシルメチル、2−カルボ
キシルエチル、3−カルボキシルプロピル、3−スルホ
プロピル、4−スルホブチル、2−ホスホリルエチル、
2−ホスホニルエチル)、アリール基(好ましくはC数
6〜20、例えばフェニル、2−ナフチル、4−カルボ
キシルフェニル、3−スルホフェニル、4−メトキシフ
ェニル)を表し、水素またはアルキル基が好ましい。
In the general formula (I), R 1 is OH, SH, Se
H, TeH, or NR 5 R 6 , preferably OH, NR 5 R 6 , and more preferably OH.
R 5 and R 6 are each independently hydrogen or an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms (hereinafter referred to as C number), such as methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, t-butyl, n-butyl, 2-ethylhexyl, benzyl, 2-
Ethoxyethyl, 1-carboxylmethyl, 2-carboxylethyl, 3-carboxylpropyl, 3-sulfopropyl, 4-sulfobutyl, 2-phosphorylethyl,
2-phosphonylethyl), an aryl group (preferably having 6 to 20 carbon atoms, for example, phenyl, 2-naphthyl, 4-carboxylphenyl, 3-sulfophenyl, 4-methoxyphenyl), and hydrogen or an alkyl group is preferable.

【0017】一般式(I)中、R2 〜R4 はそれぞれ独
立に水素または置換基を表し、好ましくは水素、アルキ
ル基(好ましい例はR5 、R6 と同じ)、アルケニル基
(好ましくはC数2〜20、例えばアリル、ビニル、オ
レイル)、シクロアルキル基(好ましくはC数3〜2
0、例えばシクロプロピル、シクロペンチル、シクロへ
キシル、4−メチルシクロヘキシル)、アリール基(好
ましい例はR5 、R6 と同じ)、ヘテロ環基(好ましく
はC数1〜20、例えば4−ピリジル、2−ピリジル、
1−イミダゾリル、1−オキサゾリル、1−チアゾリ
ル)を表し、好ましくは水素、アルキル基、アルケニル
基を表し、より好ましくは水素を表す。R2〜R4 は互
いに連結して環を形成してもよい。一般式(I)中、m
は0、1または2を表し、0または1であることがより
好ましい。
In the general formula (I), R 2 to R 4 each independently represent hydrogen or a substituent, preferably hydrogen, an alkyl group (preferable examples are the same as R 5 and R 6 ), and an alkenyl group (preferably C2-20, for example, allyl, vinyl, oleyl), cycloalkyl group (preferably C3-2)
0, for example, cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 4-methylcyclohexyl), an aryl group (preferable examples are the same as R 5 and R 6 ), a heterocyclic group (preferably having 1 to 20, for example, 4-pyridyl) 2-pyridyl,
1-imidazolyl, 1-oxazolyl, 1-thiazolyl), preferably hydrogen, an alkyl group or an alkenyl group, more preferably hydrogen. R 2 to R 4 may be linked to each other to form a ring. In the general formula (I), m
Represents 0, 1 or 2, and is more preferably 0 or 1.

【0018】一般式(I)中、P1 はシクロアルケン環
基(好ましくはC数3〜40)またはヘテロ環基(好ま
しくはC数1〜40)を表し、より好ましくはいずれも
置換または縮環してもよい。P1 はヘテロ環基であるこ
とがより好ましい。P1 を形成する環はシクロプロペン
環、シクロペンタジエン環、シクロヘキサジエン環、ベ
ンゾシクロヘキサジエン環、ベンゾチアゾール環、ベン
ゾオキサゾール環、ベンゾセレナゾール環、ベンゾテル
ラゾール環、2−キノリン環、4−キノリン環、ベンゾ
イミダゾール環、チアゾリン環、インドレニン環、オキ
サジアゾール環、チアゾール環、イミダゾール環であ
り、さらに好ましくは、いずれも置換または縮環しても
よい、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベ
ンゾセレナゾール環、ベンゾテルラゾール環、2−キノ
リン環、4−キノリン環、ベンゾイミダゾール環、イン
ドレニン環であり、さらに好ましくは、いずれも置換ま
たは縮環してもよい、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキ
サゾール環、ベンゾイミダゾール環、インドレニン環で
あり、特に好ましくはインドレニン環である。本発明で
はシクロアルケン環基は環式炭化水素環で表示され、環
部分に二重結合を環中に少なくとも1つ持ち、環炭素原
子に=O等が結合しうる炭化水素環構造を有し、さらに
該環は芳香族環(ベンゼン環等)等が縮環してもまたは
置換基を有していてもよい環基で表示されるものを言
う。
In the general formula (I), P 1 represents a cycloalkene ring group (preferably having a C number of 3 to 40) or a heterocyclic group (preferably having a C number of 1 to 40). It may ring. P 1 is more preferably a heterocyclic group. The ring forming P 1 is a cyclopropene ring, cyclopentadiene ring, cyclohexadiene ring, benzocyclohexadiene ring, benzothiazole ring, benzoxazole ring, benzoselenazole ring, benzotellurazole ring, 2-quinoline ring, 4-quinoline Ring, benzimidazole ring, thiazoline ring, indolenine ring, oxadiazole ring, thiazole ring, imidazole ring, more preferably, any of which may be substituted or condensed, benzothiazole ring, benzoxazole ring, benzo A selenazole ring, a benzotellurazole ring, a 2-quinoline ring, a 4-quinoline ring, a benzimidazole ring, and an indolenine ring, and more preferably, a benzothiazole ring or a benzoxazole which may be substituted or condensed. Ring, benzimidazole ring, a Is a Dorenin ring, particularly preferably an indolenine ring. In the present invention, the cycloalkene ring group is represented by a cyclic hydrocarbon ring, has at least one double bond in the ring portion, and has a hydrocarbon ring structure in which OO or the like can be bonded to a ring carbon atom. Further, the ring refers to a ring represented by a ring group in which an aromatic ring (such as a benzene ring) may be condensed or may have a substituent.

【0019】一般式(I)中、Q1 、Q2 はそれぞれ独
立に酸素、硫黄、セレン、テルル、NR7 またはシクロ
アルカン環基、シクロアルケン環基、ヘテロ環基を表
し、好ましくは酸素、硫黄、NR7 またはシクロアルカ
ン環基、シクロアルケン環基、ヘテロ環基を表し、より
好ましくは酸素またはシクロアルカン環基、シクロアル
ケン環基、ヘテロ環基を表し、さらに好ましくは酸素ま
たはヘテロ環基を表す。Q1 、Q2 の少なくともどちら
かはシクロアルカン環基、シクロアルケン環基、ヘテロ
環基を表し、好ましくは少なくともどちらかはヘテロ環
基を表す。R7 は水素、アルキル基、アリール基を表す
(好ましい例はR5 、R6 と同じ)が、水素またはアル
キル基であることが好ましい。
In the general formula (I), Q 1 and Q 2 each independently represent oxygen, sulfur, selenium, tellurium, NR 7 or a cycloalkane ring group, a cycloalkene ring group or a heterocyclic group, preferably oxygen, Represents sulfur, NR 7 or a cycloalkane ring group, a cycloalkene ring group, or a heterocyclic group, more preferably represents an oxygen or cycloalkane ring group, a cycloalkene ring group, or a heterocyclic group, and further preferably represents an oxygen or heterocyclic group. Represents At least one of Q 1 and Q 2 represents a cycloalkane ring group, a cycloalkene ring group or a heterocyclic group, and preferably at least one of them represents a heterocyclic group. R 7 represents a hydrogen, an alkyl group, or an aryl group (preferable examples are the same as R 5 and R 6 ), but it is preferably a hydrogen or an alkyl group.

【0020】本発明ではシクロアルカン環基は環式炭化
水素環で表示され、環部分に不飽和結合を持たず、環炭
素原子に=O等が結合しうる炭化水素環構造を有し、さ
らに該環は芳香族環(ベンゼン環等)等が縮環してもま
たは置換基を有していてもよい環基で表示されるものを
言う。シクロアルカン環としては、C数3〜40が好ま
しく、5または6員環が好ましく、4,4−ジメチルシ
クロヘキサン−2,6−ジオン環、インダンジオン環等
が好ましい。シクロアルケン環としては、C数3〜40
が好ましく、6員環が好ましく、オキソシクロヘキサジ
エン環、オキソベンゾシクロヘキサジエン環等が好まし
い。ヘテロ環としては、C数1〜40が好ましく、5ま
たは6員環が好ましく、ピラゾリジンジオン環、バルビ
ツール酸環、チオバルビツール酸環、イソオキサゾロン
環、ピラゾロン環、ピリドン環、ロダニン環、ピロロト
リアゾール環、ピラゾロトリアゾール環、インダンジオ
ン環、ヒダントイン環、チオヒダントイン環、チアゾリ
ジンジオン環、オキサゾリジノンチオン環を形成するこ
とがより好ましく、ピラゾリジンジオン環、ピラゾロン
環、ロダニン環、インダンジオン環、チアゾリジンジオ
ン環、オキサゾリジノンチオン環を形成することがさら
に好ましく、ピラゾリジンジオン環、ピラゾロン環、ロ
ダニン環を形成することが特に好ましい。以下に、
Q1 、Q2 がシクロアルカン環基、シクロアルケン環
基、ヘテロ環基の時の好ましい例を具体的に示すが、本
発明はこれに限定されるものではない。
In the present invention, the cycloalkane ring group is represented by a cyclic hydrocarbon ring, has no unsaturated bond in the ring portion, and has a hydrocarbon ring structure in which = O or the like can be bonded to a ring carbon atom. The ring refers to a ring represented by a ring in which an aromatic ring (such as a benzene ring) may be condensed or may have a substituent. The cycloalkane ring preferably has 3 to 40 carbon atoms, preferably a 5- or 6-membered ring, and more preferably a 4,4-dimethylcyclohexane-2,6-dione ring, an indandione ring or the like. As the cycloalkene ring, a C number of 3 to 40
Are preferable, and a 6-membered ring is preferable, and an oxocyclohexadiene ring, an oxobenzocyclohexadiene ring and the like are preferable. The hetero ring is preferably a C 1-40 ring, preferably a 5- or 6-membered ring, and a pyrazolidinedione ring, a barbituric acid ring, a thiobarbituric acid ring, an isoxazolone ring, a pyrazolone ring, a pyridone ring, and a rhodanine ring. More preferably form a pyrrolotriazole ring, a pyrazolotriazole ring, an indandione ring, a hydantoin ring, a thiohydantoin ring, a thiazolidinedione ring, an oxazolidinonethione ring, and a pyrazolidinedione ring, a pyrazolone ring, a rhodanin ring, and indandione. It is more preferable to form a ring, a thiazolidinedione ring or an oxazolidinonethione ring, and it is particularly preferable to form a pyrazolidinedione ring, a pyrazolone ring or a rhodanine ring. less than,
Preferred examples when Q 1 and Q 2 are a cycloalkane ring group, a cycloalkene ring group or a heterocyclic group will be specifically shown, but the present invention is not limited thereto.

【0021】[0021]

【化9】 Embedded image

【0022】[0022]

【化10】 Embedded image

【0023】一般式(I)にて、Q1 がヘテロ環基で、
Q2 が酸素であることが好ましい。
In the general formula (I), Q 1 is a heterocyclic group,
Preferably, Q 2 is oxygen.

【0024】一般式(I)で表される色素は一般式(I
I)で表されることがより好ましい。一般式(II)中、
P1 、mは一般式(I)と同義である。一般式(II)
中、R12、R13、R14はそれぞれ独立に水素、アルキル
基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘ
テロ環基を表し(好ましい例はR 2 〜R4 と同じ)、好
ましくは水素、アルキル基、アルケニル基を表し、より
好ましくは水素を表す。R12〜R14は互いに連結して環
を形成してもよい。
The dye represented by the general formula (I) is
More preferably, it is represented by I). In the general formula (II),
P1, M have the same meanings as in formula (I). General formula (II)
Medium, R12, R13, R14Is independently hydrogen or alkyl
Group, alkenyl group, cycloalkyl group, aryl group,
Represents a telocyclic group (preferable examples are R Two~ RFourSame), good
More preferably, it represents hydrogen, an alkyl group, or an alkenyl group, and more
It preferably represents hydrogen. R12~ R14Are connected to each other
May be formed.

【0025】一般式(II)中、Q11は5または6員環の
Q11は5または6員環のシクロアルカン環基もしくはシ
クロアルケン環基もしくはヘテロ環基を表す(好ましい
例はQ1 と同じ)。
In the general formula (II), Q 11 represents a 5- or 6-membered ring Q 11 represents a 5- or 6-membered cycloalkane ring group, a cycloalkene ring group or a heterocyclic group (preferable examples are Q 1 and the same).

【0026】一般式(II)で表される色素は、一般式
(III −1)または一般式(III −2)で表されること
がより好ましい。一般式(III −1)、(III −2)
中、R12、R13、R14、m、Q11は一般式(II)と同義
である。
The dye represented by formula (II) is more preferably represented by formula (III-1) or (III-2). General formulas (III-1), (III-2)
In the formula, R 12 , R 13 , R 14 , m, and Q 11 have the same meanings as in formula (II).

【0027】一般式(III −1)中、Y1 は酸素、硫
黄、セレン、テルル、CR17R18、NR19を表し、好ま
しくは酸素、硫黄、CR17R18、NR19を表し、より好
ましくは硫黄、CR17R18を表し、最も好ましくはCR
17R18を表す。一般式(III −1)中、R17、R18、R
19はそれぞれ独立に水素、アルキル基、アルケニル基、
アリール基を表し(好ましい例はR2 〜R4 と同じ)、
アルキル基であることがより好ましい。一般式(III −
1)中、R15は水素、アルキル基、アルケニル基、アリ
ール基を表し(好ましい例はR2 〜R4 と同じ)、アル
キル基、アリール基であることがより好ましく、アルキ
ル基であることがさらに好ましい。
In the general formula (III-1), Y 1 represents oxygen, sulfur, selenium, tellurium, CR 17 R 18 , NR 19 , preferably oxygen, sulfur, CR 17 R 18 , NR 19 , Preferably represents sulfur, CR 17 R 18 , most preferably CR
Representing a 17 R 18. In the general formula (III-1), R 17 , R 18 , R
19 is each independently hydrogen, an alkyl group, an alkenyl group,
Represents an aryl group (preferred examples are the same as R 2 to R 4 ),
More preferably, it is an alkyl group. General formula (III-
In 1), R 15 represents hydrogen, an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group (preferable examples are the same as R 2 to R 4 ), more preferably an alkyl group or an aryl group, and more preferably an alkyl group. More preferred.

【0028】一般式(III −1)中、R16は置換基を表
し、好ましくはシアノ基、アルコキシカルボニル基(好
ましくはC数2〜20、例えばエトキシカルボニル、2
―エチルヘキシルオキシカルボニル、シクロヘキシルオ
キシカルボニル)、カルボキシル基、アシル基(好まし
くはC数1〜20、例えばアセチル、ベンゾイル)、ア
シルオキシ基(好ましくはC数1〜20、例えばアセチ
ルオキシ、ベンゾイルオキシ)、アルキルスルホニル基
(好ましくはC数1〜20、例えばメタンスルホニル、
iーブタンスルホニル)、アリールスルホニル基(好ま
しくはC数6〜26、例えばベンゼンスルホニル、4―
メトキシベンゼンスルホニル)、スルホン酸基(−SO
3 H)、スルホンアミド基(好ましくはC数0〜20、
例えばN,N−ジメチルスルホンアミド、N−フェニル
スルホンアミド)、カルバモイル基(好ましくはC数1
〜20、例えばN,N−ジメチルカルバモイル、N−フ
ェニルカルバモイル)、アミノ基(好ましくはC数0〜
20、例えばアミノ、N,N−ジメチルアミノ、アニリ
ノ)、アシルアミノ基(好ましくはC数1〜20、例え
ばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノ)、アルキル基
(好ましくはC数1〜20、例えばメチル、エチル、i
ープロピル、t―ブチル)、アルケニル基(好ましくは
C数2〜20、例えばビニル、アリル、オレイル)、ア
リール基(好ましくはC数6〜26、例えばフェニル、
1−ナフチル、4−メトキシフェニル、2−クロロフェ
ニル、3−メチルフェニル、4−カルボキシルフェニ
ル、3−スルホフェニル)、アルコキシ基(好ましくは
C数1〜20、例えばメトキシ、i−プロポキシ)、ア
ルキルチオ基(好ましくはC数1〜20、例えばメチル
チオ)、アリールオキシ基(好ましくはC数6〜26、
例えばフェノキシ、2−ナフチルオキシ)、ヘテロ環基
(好ましくはC数2〜20、例えば2−チアゾリル、2
−オキサゾリル)、ホスホニル基(例えばC数0〜2
0、例えば−PO(OH)2 、−PO(OC
2 H5 )2 )、ホスホリル基(好ましくはC数0〜2
0、例えば−OPO(OH)2 、−OPO(OC
2 H5 )2 )、ヒドロキサム酸基(好ましくはC数1〜
20、例えば−CONHOH、−CON(CH3 )O
H)、ヒドロキシル基、アルキニル基(好ましくはC数
2〜20、例えばエチニル、2−フェニルエチニル)、
シクロアルキル基(好ましくはC数3〜20、例えばシ
クロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル)、ハ
ロゲン原子(例えばフッ素、塩素、臭素、ヨウ素)を表
し、より好ましくはシアノ基、アルコキシカルボニル
基、カルボキシル基、アシルオキシ基、アルキルスルホ
ニル基、アリールスルホニル基、スルホン酸基、スルホ
ンアミド基、カルバモイル基、アルキル基、アルケニル
基、アルコキシ基、ヘテロ環基、ホスホニル基、ホスホ
リル基、ヒドロキサム酸基、ヒドロキシル基、ハロゲン
原子を表し、さらに好ましくはシアノ基、アルコキシカ
ルボニル基、カルボキシル基、アシルオキシ基、スルホ
ン酸基、アルキル基、アルケニル基、ホスホニル基、ホ
スホリル基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子を表す。
In the general formula (III-1), R 16 represents a substituent, preferably a cyano group or an alkoxycarbonyl group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, for example, ethoxycarbonyl,
-Ethylhexyloxycarbonyl, cyclohexyloxycarbonyl), carboxyl group, acyl group (preferably having 1 to 20, for example, acetyl, benzoyl), acyloxy group (preferably having 1 to 20, for example, acetyloxy, benzoyloxy), alkyl A sulfonyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms such as methanesulfonyl,
i-butanesulfonyl), arylsulfonyl group (preferably having 6 to 26 carbon atoms, such as benzenesulfonyl,
Methoxybenzenesulfonyl), sulfonic acid group (-SO
3 H), a sulfonamide group (preferably having a C number of 0 to 20,
For example, N, N-dimethylsulfonamide, N-phenylsulfonamide), a carbamoyl group (preferably having a C number of 1)
To 20, for example, N, N-dimethylcarbamoyl, N-phenylcarbamoyl), an amino group (preferably having a C number of 0 to 0)
20, for example, amino, N, N-dimethylamino, anilino), an acylamino group (preferably having 1 to 20, for example, acetylamino, benzoylamino), an alkyl group (preferably having 1 to 20, for example, methyl, ethyl, i
Propyl, t-butyl), an alkenyl group (preferably having 2 to 20 carbon atoms such as vinyl, allyl, oleyl), an aryl group (preferably having 6 to 26 carbon atoms such as phenyl,
1-naphthyl, 4-methoxyphenyl, 2-chlorophenyl, 3-methylphenyl, 4-carboxylphenyl, 3-sulfophenyl), alkoxy group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example, methoxy, i-propoxy), alkylthio group (Preferably C 1-20, for example, methylthio), an aryloxy group (preferably C 6-26,
For example, phenoxy, 2-naphthyloxy), a heterocyclic group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, for example, 2-thiazolyl, 2
-Oxazolyl), a phosphonyl group (e.g.
0, for example, -PO (OH) 2 , -PO (OC
2 H 5) 2), a phosphoryl group (preferably having a C number of 0 to 2
0, for example, -OPO (OH) 2 , -OPO (OC
2 H 5) 2), a hydroxamic acid group (preferably a C number of 1 to
20, for example -CONHOH, -CON (CH 3) O
H), a hydroxyl group, an alkynyl group (preferably having a C number of 2 to 20, for example, ethynyl, 2-phenylethynyl),
Represents a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms such as cyclopropyl, cyclopentyl or cyclohexyl) or a halogen atom (such as fluorine, chlorine, bromine or iodine), and more preferably a cyano group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, or an acyloxy group. Group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, sulfonic acid group, sulfonamide group, carbamoyl group, alkyl group, alkenyl group, alkoxy group, heterocyclic group, phosphonyl group, phosphoryl group, hydroxamic acid group, hydroxyl group, halogen atom And more preferably a cyano group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, an acyloxy group, a sulfonic acid group, an alkyl group, an alkenyl group, a phosphonyl group, a phosphoryl group, a hydroxyl group, or a halogen atom.

【0029】一般式(III −1)中、aは0〜4の整数
を表し、aが2以上の時、R16は同じでも異なってもよ
く、互いに連結して環を形成してもよい。形成される環
としては、ベンゼン環が好ましく(環はさらに置換され
ていてもよい)、また、本発明の化合物構造がベンゼン
環を介して対称的に2つ結合した化19、化20で示さ
れるような構造も好ましい。
In the general formula (III-1), a represents an integer of 0 to 4, and when a is 2 or more, R 16 may be the same or different and may combine with each other to form a ring. . The ring to be formed is preferably a benzene ring (the ring may be further substituted), and is represented by the chemical formulas 19 and 20 in which two compound structures of the present invention are symmetrically bonded via a benzene ring. Such a structure is also preferable.

【0030】一般式(III −2)中、Y2 、Y3 はどち
らかがNR21を、もう一方がCR22を表し、Y2 がNR
21を、Y3 がCR22を表すことがより好ましい。Zaは
共役をつなげるためのπ結合1個を表し、すなわちこれ
らにより形成される環は4−キノリン環または1−イソ
キノリン環ということになり、4−キノリン環の方がよ
り好ましい。一般式(III −2)中、R21は水素、アル
キル基、アルケニル基、アリール基を表し(好ましい例
はR2 〜R4 と同じ)、好ましくは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。一
般式(III −2)中、R20はそれぞれ独立に置換基を表
し、好ましい例はR 16と同じである。bは0〜4の整数
を表し、bが2以上の時、R20は同じでも異なってもよ
く、互いに連結して環を形成してもよい。形成される環
としてはベンゼン環が好ましい。、R22は水素又はR20
と同義であり、置換基の好ましい例はR16と同じであ
る。
In the general formula (III-2), YTwo, YThreeWhich way
Karakara NRtwenty oneAnd the other CRtwenty twoAnd YTwoIs NR
twenty oneAnd YThreeIs CRtwenty twoIt is more preferable to represent Za is
Represents one π bond for connecting conjugates, ie
Is a 4-quinoline ring or 1-iso
It is called a quinoline ring, and a 4-quinoline ring is better.
Is more preferable. In the general formula (III-2), Rtwenty oneIs hydrogen, al
Represents a kill group, an alkenyl group, or an aryl group (preferred examples
Is RTwo~ RFourSame as above), preferably an alkyl group or
Represents a reel group, and more preferably represents an alkyl group. one
In the general formula (III-2), R20Represents a substituent independently
And a preferred example is R 16Is the same as b is an integer from 0 to 4
And when b is 2 or more, R20May be the same or different
Alternatively, they may be connected to each other to form a ring. Ring formed
Is preferably a benzene ring. , Rtwenty twoIs hydrogen or R20
And a preferred example of the substituent is R16Same as
You.

【0031】一般式(I)で表される色素は一般式(IV
−1)または(IV−2)で表されることがさらに好まし
い。一般式(IV−1)または(IV−2)中、R12、
R13、R14、R15、R21、m、a、b、Y1 、Zaは一
般式(II)、(III −1)、(III −2)と同義であ
る。また、各々の好ましいものも同様である。Y1 は一
般式(III −1)と同様、好ましくは酸素、硫黄、CR
17R18、NR 19を表し、より好ましくは硫黄、CR17R
18を表し、最も好ましくはCR17R18を表す。R17、R
18、R19はアルキル基であることがより好ましい。R15
は好ましい例はR2 〜R4 と同じであり、アルキル基、
アリール基であることがより好ましく、アルキル基であ
ることがさらに好ましい。R24はR16と同じものが好ま
しく、より好ましくはシアノ基、アルコキシカルボニル
基、カルボキシル基、アシルオキシ基、アルキルスルホ
ニル基、アリールスルホニル基、スルホン酸基、スルホ
ンアミド基、カルバモイル基、アルキル基、アルケニル
基、アルコキシ基、ヘテロ環基、ホスホニル基、ホスホ
リル基、ヒドロキサム酸基、ヒドロキシル基、ハロゲン
原子であり、さらに好ましくはシアノ基、アルコキシカ
ルボニル基、カルボキシル基、アシルオキシ基、スルホ
ン酸基、アルキル基、アルケニル基、ホスホニル基、ホ
スホリル基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子である。a
は1又は2が好ましく、aが2のとき、ベンゼン環を形
成する場合も好ましい。mは好ましくは0、1又は2で
あり、0又は1がより好ましい。
The dye represented by the general formula (I) is represented by the general formula (IV)
-1) or (IV-2) is more preferable.
No. In the general formula (IV-1) or (IV-2), R12,
R13, R14, R15, Rtwenty one, M, a, b, Y1, Za is one
Synonymous with general formulas (II), (III-1) and (III-2)
You. Moreover, each preferable thing is also the same. Y1Haichi
As in the general formula (III-1), preferably oxygen, sulfur, CR
17R18, NR 19And more preferably sulfur, CR17R
18And most preferably CR17R18Represents R17, R
18, R19Is more preferably an alkyl group. R15
Is a preferred example of RTwo~ RFourIs the same as the above, an alkyl group,
An aryl group is more preferable, and an alkyl group
More preferably, Rtwenty fourIs R16The same thing is preferred
And more preferably a cyano group, an alkoxycarbonyl
Group, carboxyl group, acyloxy group, alkyl sulfo
Nyl group, arylsulfonyl group, sulfonic acid group, sulfo
Amido group, carbamoyl group, alkyl group, alkenyl
Group, alkoxy group, heterocyclic group, phosphonyl group, phospho
Ryl group, hydroxamic acid group, hydroxyl group, halogen
And more preferably a cyano group or an alkoxy group.
Rubonyl group, carboxyl group, acyloxy group, sulfo
Acid groups, alkyl groups, alkenyl groups, phosphonyl groups,
These are a sphoryl group, a hydroxyl group, and a halogen atom. a
Is preferably 1 or 2, and when a is 2, a benzene ring is formed.
It is also preferable to form it. m is preferably 0, 1 or 2
Yes, 0 or 1 is more preferred.

【0032】Y12、Y13はどちらかがNR21を、もう一
方がCR23を表し好ましい例はY2、Y3 と同じであ
る。R24、R25はそれぞれ独立にシアノ基、アルコキシ
カルボニル基、カルボキシル基、アシル基、アシルオキ
シ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、
スルホン酸基、スルホンアミド基、カルバモイル基、ア
ミノ基、アシルアミノ基、アルキル基、アルケニル基、
アリール基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール
オキシ基、ヘテロ環基、ホスホニル基、ホスホリル基、
ヒドロキサム酸基、ヒドロキシル基、アルキニル基、シ
クロヘキシル基、ハロゲン原子を表し、好ましい例はR
16と同じである。R23は水素又はR24、R25と同義であ
り、好ましい置換基の例も同様である。aが2以上の
時、R24は同じでも異なってもよく、互いに連結して環
を形成してもよい。bが2以上の時、R25は同じでも異
なってもよく、互いに連結して環を形成してもよい。形
成される環としてはベンゼン環が好ましい。
One of Y 12 and Y 13 represents NR 21 and the other represents CR 23. Preferred examples are the same as Y 2 and Y 3 . R 24 and R 25 each independently represent a cyano group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, an acyl group, an acyloxy group, an alkylsulfonyl group, an arylsulfonyl group,
Sulfonic acid group, sulfonamide group, carbamoyl group, amino group, acylamino group, alkyl group, alkenyl group,
Aryl group, alkoxy group, alkylthio group, aryloxy group, heterocyclic group, phosphonyl group, phosphoryl group,
Represents a hydroxamic acid group, a hydroxyl group, an alkynyl group, a cyclohexyl group, or a halogen atom;
Same as 16 . R 23 has the same meaning as hydrogen or R 24 and R 25 , and preferred examples of the substituent are also the same. When a is 2 or more, R 24 may be the same or different, and may combine with each other to form a ring. When b is 2 or more, R 25 may be the same or different, and may combine with each other to form a ring. The ring formed is preferably a benzene ring.

【0033】一般式(IV−1)、(IV−2)中、Q21を
形成する環は、ピラゾリジンジオン環、バルビツール酸
環、チオバルビツール酸環、イソオキサゾロン環、ピラ
ゾロン環、ピリドン環、ロダニン環、ピロロトリアゾー
ル環、ピラゾロトリアゾール環、インダンジオン環、ヒ
ダントイン環、チオヒダントイン環、チアゾリジンジオ
ン環、オキサゾリジノンチオン環を表し、好ましくは、
ピラゾリジンジオン環、ピラゾロン環、ロダニン環、イ
ンダンジオン環、チアゾリジンジオン環、オキサゾリジ
ノンチオン環が好ましく、ピラゾリジンジオン環、ピラ
ゾロン環、ロダニン環が特に好ましい。
In formulas (IV-1) and (IV-2), the ring forming Q 21 is a pyrazolidinedione ring, a barbituric acid ring, a thiobarbituric acid ring, an isoxazolone ring, a pyrazolone ring, Represents a pyridone ring, rhodanine ring, pyrrolotriazole ring, pyrazolotriazole ring, indandione ring, hydantoin ring, thiohydantoin ring, thiazolidinedione ring, oxazolidinonethione ring, preferably
A pyrazolidinedione ring, a pyrazolone ring, a rhodanine ring, an indandione ring, a thiazolidinedione ring and an oxazolidinonethione ring are preferred, and a pyrazolidinedione ring, a pyrazolone ring and a rhodanine ring are particularly preferred.

【0034】一般式(I)で表される色素は一般式(IV
−1)で表されることが特に好ましい。
The dye represented by the general formula (I) is represented by the general formula (IV)
It is particularly preferable to be represented by -1).

【0035】以下に本発明の一般式(I)で表される化
合物の具体例を示すが、本発明がこれに限定されるもの
ではない。また、ここに記載した色素の構造式はいくつ
も取りうる共鳴構造のうちの1つの極限構造にすぎな
い。
Specific examples of the compound represented by formula (I) of the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto. In addition, the structural formula of the dye described herein is only the ultimate structure of one of many possible resonance structures.

【0036】[0036]

【化11】 Embedded image

【0037】[0037]

【化12】 Embedded image

【0038】[0038]

【化13】 Embedded image

【0039】[0039]

【化14】 Embedded image

【0040】[0040]

【化15】 Embedded image

【0041】[0041]

【化16】 Embedded image

【0042】[0042]

【化17】 Embedded image

【0043】[0043]

【化18】 Embedded image

【0044】[0044]

【化19】 Embedded image

【0045】[0045]

【化20】 Embedded image

【0046】[0046]

【化21】 Embedded image

【0047】[0047]

【化22】 Embedded image

【0048】[0048]

【化23】 Embedded image

【0049】本発明に用いられる一般式(I)で表され
る化合物の合成は、Ukrainskii Khimicheskii Zhurnal
第40巻3号253〜258頁およびこれらの文献中に引
用された文献の記載を参考にして行える。
The synthesis of the compound represented by the general formula (I) used in the present invention is carried out according to Ukrainskii Khimicheskii Zhurnal.
Reference can be made to Vol. 40, No. 3, pp. 253 to 258 and descriptions of documents cited in these documents.

【0050】本発明の色素の一般的な合成法を以下に示
すが本発明はこれに限定されるものではない。
The general method for synthesizing the dye of the present invention is shown below, but the present invention is not limited thereto.

【0051】[0051]

【化24】 Embedded image

【0052】本発明の一般式(I)で表される色素を合
成する際は原料として酸解離定数(pKa)の小さいメ
チレン部(−CH2 −)を有する環状化合物を用いる方
法が好ましく、これらは一般に活性メチレン化合物と呼
ばれ反応原料として種類が豊富であり好ましい。さら
に、銀塩写真で公知であるいわゆる「4当量カプラー」
も用いることができ好ましい。
When synthesizing the dye represented by the general formula (I) of the present invention, a method using a cyclic compound having a methylene moiety (—CH 2 —) having a small acid dissociation constant (pKa) as a raw material is preferable. Is generally referred to as an active methylene compound, and is preferable because it has a wide variety of reaction raw materials. Furthermore, a so-called "4-equivalent coupler" which is known in silver halide photography
Is also preferred.

【0053】本発明の色素はスキーム1に示したよう
に、4級塩1とスクアリン酸ジエチル2をトリエチルア
ミン等塩基存在化エタノール等溶媒中にて反応させるこ
とにより合成した末端スクアリン酸エチル3と、活性メ
チレン部位を有する環状化合物4(・・・ Q31・・・ CH2
・・・ )を当量以上のナトリウムメトキシド、カリウムt
―ブトキサイド、トリエチルアミン、炭酸カリウム等の
塩基存在下、ブタノール、エタノール等溶媒中で反応さ
せることにより容易に得ることが出来る。なお、4級塩
1のX1 は対アニオンを示す。
As shown in Scheme 1, the dye of the present invention has a terminal ethyl squarate 3 synthesized by reacting a quaternary salt 1 with diethyl squarate 2 in a solvent such as ethanol in the presence of a base such as triethylamine. Cyclic compound 4 having an active methylene moiety (... Q 31 ... CH 2
..) Is the equivalent of sodium methoxide or potassium t
-It can be easily obtained by reacting in a solvent such as butanol or ethanol in the presence of a base such as butoxide, triethylamine or potassium carbonate. X 1 of the quaternary salt 1 represents a counter anion.

【0054】次に、本発明の光電変換材料および光電変
換素子の構成と材料について詳述する。本発明におい
て、光電変換材料は半導体とこれを増感する色素を有す
る。光電変換に用いる半導体はいわゆる感光体であり、
光を吸収して電荷分離を行い電子と正孔を生ずる役割を
担う。色素増感された半導体では、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、半導体はこの電子を受け取り、伝達する役割を担
う。
Next, the structure and material of the photoelectric conversion material and the photoelectric conversion element of the present invention will be described in detail. In the present invention, the photoelectric conversion material has a semiconductor and a dye sensitizing the semiconductor. The semiconductor used for photoelectric conversion is a so-called photoconductor,
It plays a role of absorbing light to separate charges and generate electrons and holes. In a dye-sensitized semiconductor, light absorption and the resulting generation of electrons and holes mainly occur in the dye, and the semiconductor is responsible for receiving and transmitting the electrons.

【0055】本発明において色素増感した光電変換素子
は導電性支持体、導電性支持体上に設置される色素によ
り増感した半導体膜(感光層)、電荷移動層および対極
からなる。ここで、色素により増感した半導体膜、即ち
感光層に上記の光電変換材料を用いる。この光電変換素
子を外部回路で仕事をさせる電池用途に使用できるよう
にしたものが光電池である。感光層は目的に応じて設計
され、単層構成でも多層構成でもよい。感光層に入射し
た光は色素等を励起する。励起された色素等はエネルギ
ーの高い電子を有しており、この電子が色素等から半導
体微粒子の伝導帯に渡され、さらに拡散によって導電性
支持体に到達する。この時色素等の分子は酸化体となっ
ている。光電池においては導電性支持体上の電子が外部
回路で仕事をしながら対極および電荷移動層を経て色素
等の酸化体に戻り、色素等が再生する。半導体膜はこの
電池の負極として働く。なお、本発明ではそれぞれの層
の境界において(例えば、導電性支持体の導電層と感光
層の境界、感光層と電荷移動層の境界、電荷移動層と対
極の境界など)、各層の構成成分同士が相互に拡散して
混合していてもよい。
In the present invention, the dye-sensitized photoelectric conversion element comprises a conductive support, a semiconductor film (photosensitive layer) sensitized by a dye provided on the conductive support, a charge transfer layer, and a counter electrode. Here, the above photoelectric conversion material is used for a semiconductor film sensitized by a dye, that is, a photosensitive layer. A photocell that can use this photoelectric conversion element for a battery to work in an external circuit is a photocell. The photosensitive layer is designed according to the purpose, and may have a single-layer structure or a multilayer structure. Light incident on the photosensitive layer excites dyes and the like. The excited dye or the like has high-energy electrons, which are transferred from the dye or the like to the conduction band of the semiconductor fine particles and reach the conductive support by diffusion. At this time, molecules such as dyes are oxidized. In a photovoltaic cell, electrons on a conductive support return to an oxidized substance such as a dye through a counter electrode and a charge transfer layer while working in an external circuit, and the dye or the like is regenerated. The semiconductor film functions as a negative electrode of this battery. In the present invention, at the boundaries between the layers (for example, the boundary between the conductive layer and the photosensitive layer of the conductive support, the boundary between the photosensitive layer and the charge transfer layer, the boundary between the charge transfer layer and the counter electrode, etc.) They may be mutually diffused and mixed.

【0056】半導体としてはシリコン、ゲルマニウムの
ような単体半導体の他に、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等を使用
することができる。金属のカルコゲニドとして好ましく
はチタン、スズ、亜鉛、鉄、タングステン、ジルコニウ
ム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウ
ム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、も
しく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。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。ま
た、ペロブスカイト構造を有する化合物として好ましく
はチタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタ
ン酸ナトリウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム
が挙げられる。
As the semiconductor, in addition to a simple semiconductor such as silicon and germanium, a III-V compound semiconductor, a metal chalcogenide (eg, oxide, sulfide, selenide, or the like), a compound having a perovskite structure, or the like is used. be able to. Preferably as a metal chalcogenide titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium or tantalum oxide, cadmium, zinc, lead, silver,
Examples include antimony, sulfide of bismuth, cadmium, selenide of lead, and telluride of cadmium. Examples of the compound semiconductor include phosphides such as zinc, gallium, indium, and cadmium, gallium arsenide, copper-indium-selenide, and copper-indium-sulfide. Further, as the compound having a perovskite structure, strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, and potassium niobate are preferably exemplified.

【0057】本発明に用いられる半導体としてより好ま
しくは、具体的にはSi、TiO2、SnO2、Fe2O3 、WO3 、Zn
O 、Nb2O5 、CdS 、ZnS 、PbS 、Bi2S3 、CdSe、CdTe、
GaP、InP 、GaAs、CuInS2、CuInSe2 が挙げられる。さ
らに好ましくはTiO2、ZnO 、SnO2、Fe2O3 、WO3 、Nb2O
5 、CdS 、PbS 、CdSe、InP 、GaAs、CuInS2、CuInSe 2
であり、特に好ましくは、TiO2またはNb2O5 であり、最
も好ましくはTiO2である。
It is more preferable that the semiconductor used in the present invention be used.
Specifically, specifically, Si, TiOTwo, SnOTwo, FeTwoOThree, WOThree, Zn
O, NbTwoOFive, CdS, ZnS, PbS, BiTwoSThree, CdSe, CdTe,
GaP, InP, GaAs, CuInSTwo, CuInSeTwoIs mentioned. Sa
More preferably TiOTwo, ZnO, SnOTwo, FeTwoOThree, WOThree, NbTwoO
Five, CdS, PbS, CdSe, InP, GaAs, CuInSTwo, CuInSe Two
And particularly preferably, TiOTwoOr NbTwoOFiveAnd the most
Also preferably TiOTwoIt is.

【0058】本発明に用いられる半導体は、単結晶で
も、多結晶でもよい。変換効率としては単結晶が好まし
いが、製造コスト、原材料確保、エネルギーペイバック
タイム等の点では多結晶が好ましく、特にナノメートル
からマイクロメートルサイズの微粒子半導体が好まし
い。
The semiconductor used in the present invention may be single crystal or polycrystal. Although a single crystal is preferable as the conversion efficiency, a polycrystal is preferable in terms of manufacturing cost, securing of raw materials, energy payback time, and the like, and a fine particle semiconductor having a nanometer to micrometer size is particularly preferable.

【0059】これらの半導体微粒子の粒径は、投影面積
を円に換算したときの直径を用いた平均粒径で一次粒子
として5〜200nmであることが好ましく、特に8〜1
00nmであることが好ましい。また、分散物中の半導体
微粒子(二次粒子)の平均粒径としては0.01〜10
0μmであることが好ましい。
The particle diameter of these semiconductor fine particles is preferably 5 to 200 nm as a primary particle as an average particle diameter using a diameter when the projected area is converted into a circle, and particularly preferably 8 to 1 nm.
Preferably it is 00 nm. The average particle size of the semiconductor fine particles (secondary particles) in the dispersion is 0.01 to 10
It is preferably 0 μm.

【0060】また、2種類以上の粒子サイズ分布の異な
る微粒子を混合して用いてもよく、この場合、小さい粒
子の平均サイズは5nm以下であることが好ましい。ま
た、入射光を散乱させて光捕獲率を向上させる目的で、
粒子サイズの大きな、例えば300nm程度の半導体粒子
を混合してもよい。
Further, two or more kinds of fine particles having different particle size distributions may be mixed and used. In this case, the average size of the small particles is preferably 5 nm or less. Also, in order to improve the light capture rate by scattering incident light,
Semiconductor particles having a large particle size, for example, about 300 nm may be mixed.

【0061】半導体微粒子の作製法は、作花済夫の「ゾ
ルーゲル法の科学」アグネ承風社(1988年)、技術
情報協会の「ゾルーゲル法による薄膜コーティング技
術」(1995)等に記載のゾルーゲル法、杉本忠夫の
「新合成法ゲルー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
頁から1018頁(1996)記載のゲルーゾル法が好
ましい。
The method for producing the semiconductor fine particles is described in Sol-gel described in "Sol-gel method science" by Agaku Shofusha (1988) by Sakubana Suzuka and "Thin-film coating technology by the sol-gel method" (1995) by Technical Information Association. Tadao Sugimoto, "Synthesis of Monodisperse Particles by New Synthetic Gel-Sol Method and Size Morphology Control" Materia, Vol. 35, No. 9, 1012
The gel-sol method described on pages 10 to 1018 (1996) is preferred.

【0062】またDegussa社が開発した塩化物を
酸水素炎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。
A method of producing an oxide by hydrolyzing a chloride in an oxyhydrogen flame at a high temperature, which is developed by Degussa, is also preferable.

【0063】また酸化チタンの場合は上記のゾルーゲル
法、ゲルーゾル法、塩化物を酸水素炎中で高温加水分解
法が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)に記載の硫
酸法、塩素法を用いることもできる。
In the case of titanium oxide, any of the above sol-gel method, gel-sol method, and high-temperature hydrolysis method of chloride in an oxyhydrogen flame is preferred. Further, Manabu Kiyono's “Titanium oxide physical properties and applied technology” Gihodo Shuppan ( 1997) can also be used.

【0064】酸化チタンの場合は上記のゾルーゲル法の
うち特にバーブ等の「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、31
57ページから3171ページ(1997)」記載のも
のと、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ページから2425ページ」
記載の方法が好ましい。
In the case of titanium oxide, among the sol-gel methods described above, in particular, “Journal of American
Ceramic Society Vol. 80, No. 12, 31
Pages 57 to 3171 (1997) "and Burnside et al.," Chemical Materials Vol. 10, No. 9, pages 2419 to 2425 "
The described method is preferred.

【0065】導電性支持体は、金属のように支持体その
ものに導電性があるものか、または表面に導電剤を含む
導電層(導電剤層)を有するガラスもしくはプラスチッ
クの支持体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、もしくは
導電性の金属酸化物(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。上
記導電剤層の厚さは、0.02〜10μm程度であるこ
とが好ましい。
As the conductive support, use is made of a support such as metal, which has conductivity itself, or a glass or plastic support having a conductive layer containing a conductive agent (conductive agent layer) on the surface. Can be. In the latter case, a preferable conductive agent is a metal (for example, platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium, indium, etc.), carbon, or a conductive metal oxide (indium-tin composite oxide, tin oxide doped with fluorine). And the like). The conductive agent layer preferably has a thickness of about 0.02 to 10 μm.

【0066】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としては100Ω/□以下であ
り、さらに好ましくは40Ω/□以下である。この下限
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. The preferable range of the surface resistance is 100 Ω / □ or less, more preferably 40 Ω / □ or less. The lower limit is not particularly limited, but is usually about 0.1 Ω / □.

【0067】導電性支持体は実質的に透明であることが
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%以上であることが好ま
しく、70%以上が特に好ましい。透明導電性支持体と
してはガラスもしくはプラスチックに導電性の金属酸化
物を塗設したものが好ましい。この中でもフッ素をドー
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
電性ガラスが特に好ましい。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には、透明ポリマー
フィルムに上記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
(TAC)、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(PE
I)、環状ポリオレフィン、ブロム化フェノキシ等があ
る。透明導電性支持体を用いる場合、光はその支持体側
から入射させることが好ましい。この場合、導電性金属
酸化物の塗布量はガラスもしくはプラスチックの支持体
1m2当たり0.01〜100g が好ましい。
Preferably, the conductive support is substantially transparent. Substantially transparent means that light transmittance is 10%
The above means that it is preferably at least 50%, particularly preferably at least 70%. As the transparent conductive support, glass or plastic coated with a conductive metal oxide is preferable. 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 particularly preferable. In addition, for a low-cost and flexible photoelectric conversion element or solar cell, a transparent polymer film provided with the above conductive layer is preferably used.
Transparent polymer films include tetraacetyl cellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PET),
Polyethylene naphthalate (PEN), syndioctatic polysterene (SPS), polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), polyarylate (PAr), polysulfone (PSF), polyester sulfone (PES), polyetherimide (PE
I), cyclic polyolefins, brominated phenoxy and the like. When a transparent conductive support is used, it is preferable that light is incident from the support side. In this case, the coating amount of the conductive metal oxide is preferably 0.01 to 100 g per 1 m 2 of a glass or plastic support.

【0068】透明導電性基板の抵抗を下げる目的で金属
リードを用いることが好ましい。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、銀が好ましい。金属リード
は透明基板に蒸着、スッパ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ことが好ましい。また上記の透明
導電層を透明基板に設けたあと、透明導電層上に金属リ
ードを設置することも好ましい。金属リード設置による
入射光量の低下は1〜10%、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 substrate. 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. It is preferable that the metal lead is 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 provided thereon. It is also preferable to provide a metal lead on the transparent conductive layer after providing the transparent conductive layer on a transparent substrate. The decrease in the amount of incident light due to the installation of metal leads is 1 to 10%, more preferably 1 to 5%.
It is.

【0069】半導体微粒子を導電性支持体上に塗設する
方法としては、半導体微粒子の分散液またはコロイド溶
液を導電性支持体上に塗布する方法、前述のゾル−ゲル
法などが挙げられる。光電変換素子の量産化、液物性や
支持体の融通性を考えた場合、湿式の膜付与方式が比較
的有利である。湿式の膜付与方式としては、塗布法、印
刷法が代表的である。
Examples of the method of applying semiconductor fine particles on a conductive support include a method of applying a dispersion or colloid solution of semiconductor fine particles on a conductive support, and the above-described sol-gel method. In consideration of mass production of photoelectric conversion elements, liquid physical properties, and flexibility of a support, a wet film forming method is relatively advantageous. As a wet type film applying method, a coating method and a printing method are typical.

【0070】半導体微粒子の分散液を作成する方法とし
ては前述のゾル-ゲル法の他、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。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、もしくはキレ
ート剤などを分散助剤として用いてもよい。
As a method of preparing a dispersion of semiconductor fine particles, in addition to the above-mentioned sol-gel method, a method of grinding in a mortar, a method of dispersing while pulverizing using a mill, or a method of synthesizing a semiconductor in a solvent when synthesizing. A method of precipitating it as fine particles and using it as it is may be mentioned. Examples of the dispersion medium include water and various organic solvents (eg, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, dichloromethane, acetone, acetonitrile, ethyl acetate, etc.). When dispersing,
If necessary, a polymer, a surfactant, an acid, a chelating agent or the like may be used as a dispersing aid.

【0071】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
−4589号公報に開示されているワイヤーバー法、米
国特許2681294号、同2761419号、同27
61791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く用いられる。
As a coating method, a roller method, a dipping method as an application system, an air knife method, a blade method and the like as a metering system.
No. 4,589,294, U.S. Pat. No. 2,761,419, and U.S. Pat.
A slide hopper method, an extrusion method, a curtain method and the like described in US Pat. As a general-purpose machine, a spin method or a spray method is also preferably used.

【0072】湿式印刷方法としては、従来から凸版、オ
フセット、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。
As the wet printing method, three printing methods including letterpress, offset, and gravure, intaglio, rubber plate, screen printing, and the like have been conventionally preferred.

【0073】前記方法の中から、液粘度やウェット厚み
により好ましい膜付与方式を選択する。
From the above methods, a preferable film forming method is selected according to the liquid viscosity and the wet thickness.

【0074】液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0.01〜500Po
ise)ではエクストルージョン法やキャスト法が好まし
く、低粘度液(例えば0.1Poise 以下)ではスライド
ホッパー法もしくはワイヤーバー法もしくはスピン法が
好ましく、均一な膜にすることが可能である。
The liquid viscosity 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. High viscosity liquid (for example, 0.01 to 500 Po
In ise), an extrusion method or a casting method is preferable, and in 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.

【0075】なお、エクストルージョン法による低粘度
液の塗布の場合でも塗布量がある程度の量あれば塗布は
可能である。
It should be noted that even in the case of applying a low-viscosity liquid by the extrusion method, the application is possible if the applied amount is a certain amount.

【0076】また半導体微粒子の高粘度ペーストの塗設
にはしばしばスクリーン印刷が用いられており、この手
法を使うこともできる。
Screen printing is often used for applying a high-viscosity paste of semiconductor fine particles, and this method can also be used.

【0077】このように塗布液の液粘度、塗布量、支持
体、塗布速度等のパラメータに対応して、適宜ウェット
膜の付与方式を選択すればよい。
As described above, the method of applying the wet film may be appropriately selected according to the parameters such as the liquid viscosity of the coating liquid, the coating amount, the support, and the coating speed.

【0078】さらに、半導体微粒子含有層は単層と限定
する必要はない。微粒子の粒径の違った分散液を多層塗
布することも可能であり、また半導体の種類が異なる、
あるいはバインダー、添加剤の組成が異なる塗布層を多
層塗布することもでき、また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。
Further, the layer containing semiconductor fine particles need not be limited to a single layer. It is also possible to apply a multi-layered dispersion liquid having different particle diameters, and different types of semiconductors.
Alternatively, multi-layer coating of coating layers having different compositions of binders and additives can be performed, and multi-layer coating is effective even when the film thickness is insufficient by one-time 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.

【0079】一般に、半導体微粒子含有層の厚みが増大
す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、半導体微粒子含有層には好ましい厚さが存在する
が、典型的には0.1〜100μm である。光電池とし
て用いる場合は1〜30μmであることが好ましく、2
〜25μmであることがより好ましい。半導体微粒子の
支持体1m2当たりの塗布量は0.5〜400g 、さらに
は5〜100g が好ましい。
In general, as the thickness of the layer containing semiconductor fine particles increases, the amount of dye carried per unit projected area increases, so that the light capture rate increases. However, the diffusion distance of generated electrons increases, so that the loss due to charge recombination also increases. growing. Therefore, the semiconductor fine particle-containing layer has a preferable thickness, but is typically 0.1 to 100 μm. When used as a photovoltaic cell, the thickness is preferably 1 to 30 μm,
It is more preferable that the thickness be 25 μm. The coating amount of the semiconductor fine particles per 1 m 2 of the support is preferably 0.5 to 400 g, more preferably 5 to 100 g.

【0080】半導体微粒子は導電性支持体に塗布した後
に粒子同士を電子的にコンタクトさせるため、および塗
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
熱処理することが好ましい。好ましい加熱処理温度の範
囲は40℃以上700℃未満であり、より好ましくは1
00℃以上600℃以下である。また加熱処理時間は1
0分〜10時間程度である。ポリマーフィルムなど融点
や軟化点の低い支持体を用いる場合は、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ことが好ましい。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である。
The semiconductor fine particles are preferably subjected to a heat treatment in order to bring the particles into electronic contact with each other after being applied to the conductive support, and to improve the strength of the coating film and the adhesion to the support. A preferred range of the heat treatment temperature is 40 ° C. or more and less than 700 ° C.,
It is not less than 00 ° C and not more than 600 ° C. The heat treatment time is 1
It is about 0 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. Further, it is preferable that the temperature is as low as possible from the viewpoint of cost. The lowering of the temperature can be achieved by the above-mentioned combination of small semiconductor particles of 5 nm or less, heat treatment in the presence of a mineral acid, and the like.

【0081】また、加熱処理後、半導体粒子の表面積を
増大させたり、半導体粒子近傍の純度を高め、色素から
半導体粒子への電子注入効率を高める目的で、例えば四
塩化チタン水溶液を用いた化学メッキや三塩化チタン水
溶液を用いた電気化学的メッキ処理を行ってもよい。
After the heat treatment, chemical plating using, for example, an aqueous solution of titanium tetrachloride for the purpose of increasing the surface area of the semiconductor particles, increasing the purity in the vicinity of the semiconductor particles, and increasing the efficiency of electron injection from the dye into the semiconductor particles. Alternatively, electrochemical plating using an aqueous solution of titanium trichloride may be performed.

【0082】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
め半導体微粒子層を支持体上に塗設した状態での表面積
は、投影面積に対して10倍以上であることが好まし
く、さらに100倍以上であることが好ましい。この上
限に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. For this reason, the surface area in the state where the semiconductor fine particle layer is coated on the support is preferably at least 10 times, more preferably at least 100 times the projected area. The upper limit is not particularly limited, but is usually about 1000 times.

【0083】半導体微粒子に色素を吸着させる方法は色
素溶液中によく乾燥した半導体微粒子を含有する作用電
極を浸漬するか、もしくは色素溶液を半導体微粒子層に
塗布して吸着させる方法を用いることができる。前者の
場合、浸漬法、ディップ法、ローラ法、エアーナイフ法
などが使える。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(ヘキサン、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。
As a method of adsorbing the dye on the semiconductor fine particles, a method of immersing the working electrode containing the semiconductor particles which are well dried in the dye solution, or a method of applying the dye solution to the semiconductor fine particle layer and adsorbing it 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. The latter coating method includes a wire bar method, a slide hopper method, an extrusion method, a curtain method, a spin method, and a spray method, and the printing method includes letterpress, offset, gravure, screen printing, and the like. The solvent can be appropriately selected according to the solubility of the 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 (eg, diethyl ether, tetrahydrofuran), dimethyl sulfoxide, amides (eg, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide), 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.) or mixed solvents thereof.

【0084】液粘度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、各種印刷法が、低粘度液(例
えば0.1Poise以下)ではスライドホッパー法もしく
はワイヤーバー法もしくはスピン法が適していて、均一
な膜にすることが可能である。
As in the case of the formation of the semiconductor fine particle layer, the liquid viscosity is not limited to the extrusion method for a high-viscosity liquid (for example, 0.01 to 500 Poise), and various printing methods are used for the low-viscosity liquid (for example, 0.1 Poise or less). A slide hopper method, a wire bar method, or a spin method is suitable, and a uniform film can be obtained.

【0085】このように色素塗布液の液粘度、塗布量、
支持体、塗布速度等のパラメータに対応して、適宜付与
方式を選択すればよい。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。
As described above, the viscosity of the dye coating solution, the coating amount,
An application method may be appropriately selected according to parameters such as a support and a coating speed. The time required for dye adsorption after coating should be as short as possible in consideration of mass production.

【0086】未吸着の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って除去することが好
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
がよい。また、吸着色素量を増大させるため、加熱処理
を吸着前に行うことが好ましい。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
40〜80℃の間で素早く色素を吸着させることも好ま
しい。
Since the presence of unadsorbed dye causes disturbance of device performance, it is preferable to remove the dye by washing immediately after adsorption. It is preferable to perform cleaning with a polar solvent such as acetonitrile and an organic solvent such as an alcohol solvent using a wet cleaning tank. In order to increase the amount of the adsorbed dye, it is preferable to perform the heat treatment before the adsorption. After the heat treatment, in order to avoid adsorption of water on the surface of the semiconductor fine particles, it is also preferable to quickly adsorb the dye at 40 to 80 ° C. without returning to normal temperature.

【0087】色素の使用量は、全体で、支持体1m2当た
り0.01〜100m モルが好ましい。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1gに対して
0.01〜1mモルが好ましい。このような色素量とす
ることによって、半導体における増感効果が十分に得ら
れる。これに対し、色素量が少ないと増感効果が不十分
となり、色素量が多すぎると、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。なお、
本発明では、光電変換の波長域をできるだけ広くし、か
つ変換効率を上げるため、本発明の色素と公知の色素、
例えばルテニウム錯体色素、有機色素(例えばポリメチ
ン色素)等を併用して用いることができる。そして、目
的とする光源の波長域と強度分布に合わせるように混合
する色素とその割合を選ぶことができる。
The amount of the dye used is preferably from 0.01 to 100 mmol per 1 m 2 of the 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. With such an amount of the dye, a sensitizing effect in the semiconductor can be sufficiently obtained. On the other hand, if the amount of the dye is small, the sensitizing effect becomes insufficient, and if the amount of the dye is too large, the dye not adhering to the semiconductor floats and causes a reduction in the sensitizing effect. In addition,
In the present invention, the dye of the present invention and a known dye, in order to widen the wavelength range of photoelectric conversion as much as possible and to increase the conversion efficiency,
For example, a ruthenium complex dye, an organic dye (for example, polymethine dye) and the like can be used in combination. Dyes to be mixed and their proportions can be selected so as to match the intended wavelength range and intensity distribution of the light source.

【0088】また、会合など色素同士の相互作用を低減
する目的で無色の化合物を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。
A colorless compound may be co-adsorbed for the purpose of reducing the interaction between dyes such as association. Examples of the hydrophobic compound to be co-adsorbed include steroid compounds having a carboxy group (for example, chenodeoxycholic acid). Further, an ultraviolet absorber can be used in combination.

【0089】また、余分な色素の除去を促進する目的
で、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 accelerating the removal of excess dye, the surface of the semiconductor fine particles may be treated with an amine after adsorbing the 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 by dissolving them in an organic solvent.

【0090】以下、電荷移動層と対極について詳しく説
明する。電荷移動層は色素の酸化体に電子を補充する機
能を有する層である。本発明で用いることのできる代表
的な電荷移動層の例としては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などが挙げられる。
さらには固体電解質や正孔(ホール)輸送材料を用いる
こともできる。
Hereinafter, the charge transfer layer and the counter electrode will be described in detail. The charge transfer layer is a layer having a function of replenishing the oxidized dye with electrons. Examples of typical charge transfer layers that can be used in the present invention include a liquid (electrolytic solution) in which a redox couple is dissolved in an organic solvent, and a so-called gel in which a liquid in which a redox couple is dissolved in an organic solvent is impregnated in a polymer matrix. Examples include an electrolyte and a molten salt containing a redox couple.
Further, a solid electrolyte or a hole transporting material can be used.

【0091】本発明で使用する電解液は電解質、溶媒、
および添加物から構成されることが好ましい。本発明の
電解質はI2とヨウ化物の組み合わせ(ヨウ化物としては
LiI、NaI、KI、CsI、CaI2 などの金属ヨ
ウ化物、あるい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
ドなど4級アンモニウム化合物のヨウ素塩など)、Br
2 と臭化物の組み合わせ(臭化物としてはLiBr、N
aBr、KBr、CsBr、CaBr2 などの金属臭化
物、あるい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など4級アンモニウム化合物の
臭素塩など)のほか、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などの金属錯
体、ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール−アルキル
ジスルフィドなどのイオウ化合物、ビオロゲン色素、ヒ
ドロキノン−キノンなどを用いることができる。この中
でもI2とLiIやピリジニウムヨーダイド、イミダゾリ
ウムヨーダイドなど4級アンモニウム化合物のヨウ素塩
を組み合わせた電解質が本発明では好ましい。上述した
電解質は混合して用いてもよい。また、電解質はEP-718
288 号、WO95/18456号、J. Electrochem. Soc., Vol.14
3,No.10,3099(1996)、Inorg. Chem. 1996,35,1168-1178
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 electrolytic solution used in the present invention comprises an electrolyte, a solvent,
And additives. The electrolyte of the present invention is LiI as a combination (iodides I 2 and an iodide, NaI, KI, CsI, metal iodide such as CaI 2 or tetraalkylammonium iodide, pyridinium iodide, imidazolium iodide, etc. 4 Iodine salts of quaternary ammonium compounds), Br
Combination of 2 and bromide (bromide is LiBr, N
ABR, KBr, CsBr, metal bromide such as CaBr 2 or tetraalkylammonium bromide,
Bromide salts of quaternary ammonium compounds such as pyridinium bromide), metal complexes such as ferrocyanate-ferricyanate and ferrocene-ferricinium ions, sulfur compounds such as sodium polysulfide and alkylthiol-alkyldisulfide, and viologen Dyes, hydroquinone-quinone and the like can be used. I 2 and LiI or pyridinium iodide Among these, an electrolyte that combines iodine salt of imidazolium iodide and quaternary ammonium compounds are preferred in the present invention. The above-mentioned electrolytes may be used as a mixture. The electrolyte is EP-718
No.288, WO95 / 18456, J. Electrochem.Soc., Vol.14
3, No. 10, 3099 (1996), Inorg. Chem. 1996, 35, 1168-1178
The salt in a molten state at room temperature (molten salt) described in (1) can also be used. When a molten salt is used as an electrolyte, a solvent need not be used.

【0092】好ましい電解質濃度は0.1M以上15M
以下であり、さらに好ましくは0.2M以上10M以下であ
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0.01M以上0.5M以下である。
The preferred electrolyte concentration is 0.1M or more and 15M.
Or less, more preferably 0.2M or more and 10M or less. When iodine is added to the electrolyte, a preferable concentration of iodine is 0.01 M or more and 0.5 M or less.

【0093】本発明で電解質に使用する溶媒は、粘度が
低くイオン易動度を向上したり、もしくは誘電率が高く
有効キャリアー濃度を向上したりして、優れたイオン伝
導性を発現できる化合物であることが望ましい。このよ
うな溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレン
カーボネートなどのカーボネート化合物、3−メチル−
2−オキサゾリジノンなどの複素環化合物、ジオキサ
ン、ジエチルエーテルなどのエーテル化合物、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
テルなどの鎖状エーテル類、メタノール、エタノール、
エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレン
グリコールモノアルキルエーテル、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などのアルコール類、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、グリセリンなどの多
価アルコール類、アセトニトリル、グルタロジニトリ
ル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベン
ゾニトリルなどのニトリル化合物、ジメチルスルフォキ
シド(DMSO)、スルフォランなど非プロトン極性物
質、水などを用いることができる。
The solvent used for the electrolyte in the present invention is a compound capable of exhibiting excellent ionic conductivity by decreasing the viscosity and improving the ionic mobility or increasing the dielectric constant and improving the effective carrier concentration. Desirably. Examples of such a solvent include carbonate compounds such as ethylene carbonate and propylene carbonate, 3-methyl-
Heterocyclic compounds such as 2-oxazolidinone, dioxane, ether compounds such as diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, propylene glycol dialkyl ether, polyethylene glycol dialkyl ether, chain ethers such as polypropylene glycol dialkyl ether, methanol, ethanol,
Alcohols such as ethylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether, polyethylene glycol monoalkyl ether, and polypropylene glycol monoalkyl ether; polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and glycerin; acetonitrile; Nitrile compounds such as glutaronitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, and benzonitrile; aprotic polar substances such as dimethyl sulfoxide (DMSO) and sulfolane; and water can be used.

【0094】また、本発明では、J. Am. Ceram. Soc .,
80 (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0.05M以上2M以下
である。
Further, according to the present invention, J. Am. Ceram. Soc.,
80 (12) 3157-3171 (1997), ter-butylpyridine, and basic compounds such as 2-picoline and 2,6-lutidine can also be added. A preferred concentration range when adding a basic compound is 0.05 M or more and 2 M or less.

【0095】本発明では、電解質はポリマー添加、オイ
ルゲル化剤添加、多官能モノマー類を含む重合、ポリマ
ーの架橋反応等の手法によりゲル化(固体化)させて使
用することもできる。ポリマー添加によりゲル化させる
場合は、¨Polymer Electrolyte Revi ews-1および2¨
(J.R.MacCallumとC.A. Vincentの共編、ELSEVIER APPLI
ED SCIENCE)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
ンを好ましく使用することができる。オイルゲル化剤添
加によりゲル化させる場合はJ. Chem Soc. Japan, Ind.
Chem.Sec., 46,779(1943), J. Am. Chem. Soc., 111,
5542(1989), J. Chem. Soc., Chem. Com mun., 1993, 3
90, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 35,1949(1996), Ch
em. Lett.,1996, 885, J. Chm. Soc., Chem. Commun.,
1997,545に記載されている化合物を使用することができ
るが、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。
In the present invention, the electrolyte may be gelled (solidified) by a technique such as addition of a polymer, addition of an oil gelling agent, polymerization containing a polyfunctional monomer, or crosslinking reaction of the polymer. When gelling by adding a polymer, use the Polymer Electrolyte Review-1 and 2
(Co-edited by JR MacCallum and CA Vincent, ELSEVIER APPLI
Compounds described in (ED SCIENCE) can be used, and particularly, polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride can be preferably used. When gelling by adding an oil gelling agent, use J. Chem Soc. Japan, Ind.
Chem.Sec., 46, 779 (1943), J. Am. Chem. Soc., 111,
5542 (1989), J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1993, 3
90, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 35, 1949 (1996), Ch.
em. Lett., 1996, 885, J. Chm. Soc., Chem. Commun.,
Although the compounds described in 1997,545 can be used, preferred compounds are compounds having an amide structure in the molecular structure.

【0096】ゲル電解質を多官能モノマー類の重合によ
って形成する場合、多官能モノマー類、重合開始剤、電
解質、溶媒から溶液を調製し、キャスト法,塗布法,浸
漬法、含浸法などの方法により色素を担持した電極上に
ゾル状の電解質層を形成し、その後ラジカル重合するこ
とによってゲル化させる方法が好ましい。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
ることが好ましく、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が好ましい例として挙げら
れる。ゲル電解質を構成するモノマー類はこの他に単官
能モノマーを含んでいてもよく、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など)類から
誘導されるエステル類もしくはアミド類(例えばN−is
o−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
リレートなど)、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、フマル酸ジエチルなど)、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、アクリロニト
リル、メタクリロニトリル、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)、芳香族ビニル
化合物(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)、含窒素複素環を有するビニ
ル化合物、4級アンモニウム塩を有するビニル化合物、
N−ビニルホルムアミド、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)、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブ
テン、N−フェニルマレイミド等を好ましく使用するこ
とができる。モノマー全量に占める多官能性モノマーの
好ましい重量組成範囲は0.5重量%以上70重量%以下で
あることが好ましく、さらに好ましくは1.0重量%以上5
0重量%以下である。
When the gel electrolyte is formed by polymerization of polyfunctional monomers, a solution is prepared from the polyfunctional monomers, polymerization initiator, electrolyte, and solvent, and the solution is prepared by a method such as a casting method, a coating method, a dipping method, or an impregnation method. A method in which a sol-like electrolyte layer is formed on an electrode supporting a dye and then gelled by radical polymerization is preferable. The polyfunctional monomer is preferably a compound having two or more ethylenically unsaturated groups, for example, divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate. Ethylene glycol diacrylate, triethylene glycol dimethacrylate,
Preferred examples include pentaerythritol triacrylate and trimethylolpropane triacrylate. The monomers constituting the gel electrolyte may contain a monofunctional monomer in addition thereto, and may include acrylic acid or α-
Esters or amides derived from alkylacrylic acids (such as methacrylic acid) (such as Nis
o-propylacrylamide, acrylamide, 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, acrylamidopropyltrimethylammonium chloride,
Methyl acrylate, hydroxyethyl acrylate,
n-propyl acrylate, n-butyl acrylate,
2-methoxyethyl acrylate, cyclohexyl acrylate, etc.), vinyl esters (eg, vinyl acetate), esters derived from maleic acid or fumaric acid (eg, dimethyl maleate, dibutyl maleate, diethyl fumarate, etc.), maleic acid, Fumaric acid,
p-styrenesulfonic acid sodium salt, acrylonitrile, methacrylonitrile, dienes (eg, butadiene, cyclopentadiene, isoprene), aromatic vinyl compound (eg, styrene, p-chlorostyrene, sodium styrenesulfonate), nitrogen-containing heterocycle A vinyl compound having a quaternary ammonium salt,
N-vinylformamide, N-vinyl-N-methylformamide, vinyl sulfonic acid, sodium vinyl sulfonate, vinylidene fluoride, vinylidene chloride, vinyl alkyl ethers (eg, methyl vinyl ether), ethylene, propylene, 1-butene, isobutene, N-phenylmaleimide and the like can be preferably used. The preferred weight composition range of the polyfunctional monomer in the total amount of the monomers is preferably 0.5% by weight or more and 70% by weight or less, more preferably 1.0% by weight or more and 5% by weight or more.
0% by weight or less.

【0097】上述のモノマーは、大津隆行・木下雅悦共
著:高分子合成の実験法(化学同人)や大津隆行: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によって
重合することができる。本発明で使用できるゲル電解質
用モノマーは、加熱、光、電子線、また電気化学的にラ
ジカル重合することができるが、特に加熱によってラジ
カル重合させることが好ましい。架橋高分子が加熱によ
り形成される場合に好ましく使用される重合開始剤は、
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)な
どのアゾ系開始剤、ベンゾイルパーオキシドなどの過酸
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0.01重量%以上20重量%以下
であり、さらに好ましくは0.1重量%以上10重量%
以下である。
The above-mentioned monomers are generally described in Takatsu Otsu and Masayoshi Kinoshita: Experimental Method for Polymer Synthesis (Chemical Doujin) and Takatsu Otsu: Lecture Polymerization Reaction Theory 1 Radical Polymerization (I) (Chemical Doujin) It can be polymerized by radical polymerization, which is a simple polymer synthesis method. The monomer for gel electrolyte that can be used in the present invention can be radically polymerized by heating, light, electron beam, or electrochemically, but it is particularly preferable to radically polymerize by heating. The polymerization initiator preferably used when the crosslinked polymer is formed by heating,
For example, 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2
2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile),
Azo initiators such as dimethyl 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% by weight or more and 20% by weight or less, more preferably 0.1% by weight or more and 10% by weight based on the total amount of the monomers.
It is as follows.

【0098】ゲル電解質に占めるモノマー類の重量組成
範囲は0.5重量%以上70重量%以下であることが好まし
く、さらに好ましくは1.0重量%以上50重量%以下であ
る。
The weight composition range of the monomers in the gel electrolyte is preferably 0.5% by weight or more and 70% by weight or less, more preferably 1.0% by weight or more and 50% by weight or less.

【0099】また、ポリマーの架橋反応により電解質を
ゲル化させる場合、架橋可能な反応性基を含有するポリ
マーおよび架橋剤を併用することが望ましい。この場
合、好ましい架橋可能な反応性基は、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、ピペラジン環など)であり、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
ソシアネートなど)である。
When the electrolyte is gelled by a crosslinking reaction of the polymer, it is desirable to use a polymer containing a crosslinkable reactive group and a crosslinking agent together. In this case, a preferable crosslinkable reactive group 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 a bifunctional or higher functional reagent capable of electrophilic reaction with a nitrogen atom (for example, alkyl halide, aralkyl halide, sulfonic acid ester, acid anhydride, acid chloride, isocyanate, etc.).

【0100】本発明では、電解質の替わりに有機または
無機あるいはこの両者を組み合わせた正孔輸送材料を使
用することができる。本発明に適用可能な有機正孔輸送
材料としては、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(1997)21
5-220 )、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,V
ol.395, 8 Oct. 1998,p583-585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号公報)、4,4,
−ビス[(N-1-ナフチル)−N-フェニルアミノ]ビフェ
ニルで代表される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置換した芳香族アミン(特
開平5 −234681号公報)、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 −308688号公報)、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
公報)、p-フェニレンジアミン誘導体、分子全体として
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号公報)、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号公報)、エチ
レン基で3級芳香族アミンユニツトを連結した芳香族ジ
アミン(特開平4 −264189号公報)、スチリル構造を有
する芳香族ジアミン(特開平4 −290851号公報)、ベン
ジルフェニル化合物(特開平4 −364153号公報)、フル
オレン基で3級アミンを連結したもの(特開平5 −25473
号公報)、トリアミン化合物(特開平5 −239455号公
報)、ピスジピリジルアミノビフェニル(特開平5 −32
0634号公報)、N ,N ,N −トリフェニルアミン誘導体
(特開平6 −1972号公報)、フェノキザジン構造を有す
る芳香族ジアミン(特開平7 −138562号)、ジアミノフ
エニルフエナントリジン誘導体(特開平7 −252474号)
等に示される芳香族アミン類、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. 1997,9,N0.7,p557)、ヘキサドデシルド
デシチオフェン(Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1995, 3
4, No.3,p303-307) 、2,8-ジヘキシルアンスラ[2,3-b:
6,7-b']ジチオフェン(JACS,Vol120, N0.4,1998,p664-67
2) 等のオリゴチオフェン化合物、ポリピロール(K. Mu
rakoshi et al.,;Chem. Lett. 1997, p471 )、¨ Hand
book of Organic Conductive Molecules and Polymers
Vol.1,2,3,4¨(NALWA 著、WILEY 出版)に記載されて
いる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、ポリトルイジンおよびその誘
導体等の導電性高分子を好ましく使用することができ
る。また、有機正孔(ホール)輸送材料にはNature,Vo
l.395, 8Oct. 1998,p583-585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
加しても構わない。
In the present invention, an organic or inorganic hole transporting material or a combination thereof can be used in place of the electrolyte. Organic hole transporting materials applicable to the present invention include N, N'-diphenyl-N, N'-bis (4-
Methoxyphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-
Diamine (J. Hagen et al., Synthetic Metal 89 (1997) 21
5-220), 2,2 ', 7,7'-tetrakis (N, N-di-p-methoxyphenylamine) 9,9'-spirobifluorene (Nature, V
ol. 395, 8 Oct. 1998, p583-585 and WO97 / 10617), 1,
Aromatic diamine compounds in which tertiary aromatic amine units of 1-bis {4- (di-p-tolylamino) phenyl} cyclohexane are linked (JP-A-59-194393);
Aromatic amines containing two or more tertiary amines represented by -bis [(N-1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl and having two or more condensed aromatic rings substituted with nitrogen atoms (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-234681), an aromatic triamine having a starburst structure as a derivative of triphenylbenzene (U.S. Pat. No. 4,923,774, JP-A-4-308688), N
, N'-Diphenyl-N, N'-bis (3-methylphenyl)
Aromatic diamines such as-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine (U.S. 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 Asymmetric triphenylamine derivatives (Japanese Unexamined Patent Publication
JP-A-129271), a compound in which a pyrenyl group is substituted with a plurality of aromatic diamino groups (JP-A-4-175395), and an aromatic diamine in which a tertiary aromatic amine unit is linked by an ethylene group (JP-A-4-264189) JP-A-5-25473), an aromatic diamine having a styryl structure (JP-A-4-290851), a benzylphenyl compound (JP-A-4-364153), and a tertiary amine linked by a fluorene group (JP-A-5-25473).
JP-A-5-239455), triamine compounds (JP-A-5-239455), and pisdipyridylaminobiphenyl (JP-A-5-32455).
0634), N, N, N-triphenylamine derivatives (JP-A-6-1972), aromatic diamines having a phenoxazine structure (JP-A-7-138562), and diaminophenylphenanthridine derivatives (JP-A-7-138562). Kaihei 7-252474)
And the like, α-octylthiophene and α, ω-dihexyl-α-octylthiophene (Adv. Mater. 1997, 9, N0.7, p557), hexadodecyldodecithiophene (Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1995, 3
4, No.3, p303-307), 2,8-dihexylanthra [2,3-b:
6,7-b '] dithiophene (JACS, Vol120, N0.4,1998, p664-67
2) Oligothiophene compounds such as polypyrrole (K. Mu
rakoshi et al.,; Chem. Lett. 1997, p471), ¨ Hand
book of Organic Conductive Molecules and Polymers
Vol.1,2,3,4¨ (by NALWA, published by WILEY) Polyacetylene and its derivatives, poly (p-phenylene) and its derivatives, poly (p-phenylenevinylene) and its derivatives, and polythienyl Conductive polymers such as lenvinylene and its derivatives, polythiophene and its derivatives, polyaniline and its derivatives, polytoluidine and its derivatives can be preferably used. In addition, Nature, Vo
l. 395, 8 Oct. 1998, p583-585, to control the dopant level.
Li [(CF 3 SO 2 ) 2 N to add a compound containing a cation radical such as bromophenyl) aminium hexachloroantimonate or to control the potential of the oxide semiconductor surface (compensate for the space charge layer). ] May be added.

【0101】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, 643-652
(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こ
とが好ましい。
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 instead of an electrolyte, Electorochim. Acta 40, 643-652
(1995), it is preferable to apply a thin layer of titanium dioxide as an undercoat layer using a technique such as spray pyrolysis.

【0102】無機固体化合物を電解質の替わりに使用す
る場合、ヨウ化銅(p-CuI)(J. Phys. D:Appl. Phys. 31
(1998)1492-1496)、チオシアン化銅(Thin Solid Film
s 261(1995)307-310、J. Appl. Phys. 80(8),15 Octobe
r 1996, p4749-4754、Chem.Mater. 1998, 10, 1501-150
9、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 instead of the electrolyte, copper iodide (p-CuI) (J. Phys. D: Appl. Phys. 31
(1998) 1492-1496), copper thiocyanate (Thin Solid Film)
s 261 (1995) 307-310, J. Appl. Phys. 80 (8), 15 Octobe
r 1996, p4749-4754, Chem. Mater. 1998, 10, 1501-150.
9, Semicond. Sci. Technol. 10, 1689-1693) can be introduced into the inside of the electrode by a method such as a casting method, a coating method, a spin coating method, a dipping method, and an electrolytic plating method.

【0103】電荷移動層の形成方法に関しては2通りの
方法が考えられる。1つは増感色素を担持させた半導体
微粒子含有層の上に先に対極を貼り合わせておき、その
間隙に液状の電荷移動層を挟み込む方法である。もう1
つは半導体微粒子含有層上に直接電荷移動層を付与する
方法で、対極はその後付与することになる。
There are two methods for forming the charge transfer layer. One is a method in which a counter electrode is first adhered to a semiconductor fine particle-containing layer carrying a sensitizing dye, and a liquid charge transfer layer is sandwiched between the counter electrodes. Another one
The first is a method in which the charge transfer layer is directly provided on the semiconductor fine particle-containing layer, and the counter electrode is subsequently provided.

【0104】前者の場合の電荷移動層の挟み込み方法と
して、浸漬等による毛管現象を利用する常圧プロセスと
常圧より低い圧力にして気相を液相に置換する真空プロ
セスが利用できる。
As the method of sandwiching the charge transfer layer in the former case, a normal pressure process utilizing a capillary phenomenon by immersion or the like and a vacuum process of replacing the gas phase with a liquid phase at a pressure lower than normal pressure can be used.

【0105】後者の場合、湿式の電荷移動層においては
未乾燥のまま対極を付与し、エッジ部の液漏洩防止措置
も施すことになる。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する方法もあり、その
場合には乾燥、固定化した後に対極を付与することもで
きる。電解液のほか湿式有機正孔輸送材料やゲル電解質
を付与する方法としては、半導体微粒子含有層や色素の
付与と同様に、浸漬法、ローラ法、ディップ法、エアー
ナイフ法、エクストルージョン法、スライドホッパー
法、ワーヤーバー法、スピン法、スプレー法、キャスト
法、各種印刷法等が考えられる。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
を付与することもできる。
In the latter case, the wet charge transfer layer is provided with a counter electrode in an undried state, and measures are taken to prevent liquid leakage at the edge. In the case of a gel electrolyte, there is also a method of applying it by a wet method and solidifying it by a method such as polymerization. In this case, a counter electrode can be provided after drying and fixing. As a method for applying a wet organic hole transport material or a gel electrolyte in addition to the electrolytic solution, the immersion method, the roller method, the dipping method, the air knife method, the extrusion method, and the slide method are the same as the method for applying the semiconductor fine particle-containing layer and the dye. A hopper method, a wire bar method, a spin method, a spray method, a casting method, various printing methods and the like can be considered. In the case of a solid electrolyte or a solid hole (hole) transport material, the charge transfer layer can be formed by a dry film forming process such as a vacuum evaporation method or a CVD method, and then a counter electrode can be provided.

【0106】量産化を考える場合、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、塗設後速やかにエ
ッジ部分を封止することで対応も可能であるが、固体化
可能な正孔輸送材料の場合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ことがより好ましい。このように膜
付与方式は液物性や工程条件により適宜選択すればよ
い。
In consideration of mass production, in the case of an electrolyte which cannot be solidified or a wet hole transport material, it is possible to cope by sealing the edge portion immediately after coating, but it is possible to solidify. In the case of a hole transport material, it is more preferable to solidify the film by, for example, photopolymerization or thermal radical polymerization after forming the hole transport layer by wet application. As described above, the film application method may be appropriately selected depending on the physical properties of the liquid and the process conditions.

【0107】なお、電荷移動層中の水分としては10,
000ppm以下が好ましく、さらに好ましくは2,0
00ppm以下であり、特に好ましくは100ppm以
下である。
Incidentally, the water content in the charge transfer layer was 10,
2,000 ppm or less, more preferably 2,0 ppm.
It is at most 00 ppm, particularly preferably at most 100 ppm.

【0108】対極は、光電変換素子を光電池としたと
き、光電池の正極として働くものである。対極は通常前
述の導電性支持体と同様に導電性層を有する支持体を用
いることもできるが、強度や密封性が十分に保たれるよ
うな構成では支持体は必ずしも必要でない。具体的に対
極に用いる導電性の材料としては金属(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、または導電性の金属酸化物(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。対極の厚さは、特に制限はないが、
3nm以上10μm以下であることが好ましい。金属材料
である場合は、その膜厚は好ましくは5μm以下であ
り、さらに好ましくは5nm以上3μm以下の範囲であ
る。
The counter electrode functions as a positive electrode of the photovoltaic cell when the photoelectric conversion element is a photovoltaic cell. As the counter electrode, a support having a conductive layer can be used as in the case of the above-described conductive support. However, the support is not necessarily required in a configuration in which the strength and the sealing property are sufficiently maintained. Specifically, the conductive material used for the counter electrode is 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.). The thickness of the counter electrode is not particularly limited,
It is preferably 3 nm or more and 10 μm or less. In the case of a metal material, the film thickness is preferably 5 μm or less, more preferably 5 nm or more and 3 μm or less.

【0109】感光層に光が到達するためには、前述の導
電性支持体と対極の少なくとも一方は実質的に透明でな
ければならない。本発明の光電池においては、導電性支
持体が透明であって太陽光を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
ことがさらに好ましい。本発明において対極としては金
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。
In order for light to reach the photosensitive layer, at least one of the conductive support and the counter electrode must be substantially transparent. In the photovoltaic cell of the present invention, it is preferable that the conductive support is transparent and sunlight is incident from the support side. In this case, it is more preferable that the counter electrode has a property of reflecting light. In the present invention, as the counter electrode, glass or plastic on which a metal or a conductive oxide is deposited, or a metal thin film can be used.

【0110】対極の塗設については電荷移動層の付与で
記したように、電荷移動層の上に付与する場合と先に半
導体微粒子含有層上に付与する場合の2通りある。いず
れの場合も、対極材の種類や電荷移動層の種類により、
適宜、電荷移動層上または半導体微粒子含有層上に対極
材を塗布、ラミネート、蒸着、貼り合わせなどの方法に
より形成可能である。例えば、対極を貼り合わせる場合
は、上記の導電性材料を塗布、蒸着、CVD等の手法に
より導電層として設けられた基板を貼り合わせることが
できる。また、電荷移動層が固体の場合には、その上に
直接、前述の導電性材料を塗布、メッキ、PVD、CV
D等の手法で対極を形成することができる。
As described in the description of the application of the charge transfer layer, there are two types of application of the counter electrode: the application on the charge transfer layer and the application on the layer containing the semiconductor fine particles first. In either case, depending on the type of counter electrode material and the type of charge transfer layer,
The counter electrode material can be appropriately formed on the charge transfer layer or the semiconductor fine particle-containing layer by a method such as coating, laminating, vapor deposition, or bonding. For example, in the case of attaching a counter electrode, a substrate provided as a conductive layer can be attached by a method such as application, evaporation, or CVD of the above conductive material. When the charge transfer layer is solid, the above-mentioned conductive material is directly applied thereon, plated, PVD, CV
The counter electrode can be formed by a technique such as D.

【0111】さらに、作用電極の導電性支持体または対
極に保護層、反射防止膜など、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、蒸着や貼り付けなどの手法を用いて設けること
もできる。
Further, it is also possible to provide a layer having other necessary functions such as a protective layer and an antireflection film on the conductive support or the counter electrode of the working electrode. When such layers are separated in function by multiple layers, simultaneous multilayer coating and sequential coating can be performed, but simultaneous multilayer 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. In addition, these functional layers can be provided by a technique such as vapor deposition or pasting depending on the material.

【0112】本発明の光電池では構成物の劣化や内容物
の揮散を防止するために電池の側面をポリマーや接着剤
等で密封するのが好ましい。
In the photovoltaic cell of the present invention, it is preferable to seal the side surface of the cell with a polymer, an adhesive or the like in order to prevent deterioration of components and volatilization of contents.

【0113】次に本発明の光電変換素子をいわゆる太陽
電池に適用する場合のセル構造およびモジュール構造に
ついて説明する。
Next, a cell structure and a module structure when the photoelectric conversion element of the present invention is applied to a so-called solar cell will be described.

【0114】色素増感型太陽電池のセル内部の構造は、
基本的には上述した光電変換素子や光電池と同じである
が、図2または図3に示すように目的に合わせ様々な形
態が可能である。大きく二つに分ければ、両面から光の
入射が可能な構造[図2(a)(d)、図3(g)]
と、片面からのみ可能なタイプ[図2(b)(c)、図
3(e)(f)(h)]である。
The structure inside the cell of the dye-sensitized solar cell is as follows:
Basically, it is the same as the above-described photoelectric conversion element or photovoltaic cell, but various forms are possible according to the purpose as shown in FIG. 2 or FIG. When roughly divided into two, a structure that allows light to enter from both sides [FIGS. 2 (a), (d) and 3 (g)]
And types [FIGS. 2 (b) (c) and 3 (e) (f) (h)] that are possible only from one side.

【0115】図2(a)は、透明導電層12間に、色素
吸着半導体微粒子含有層である色素吸着TiO2 層10
と、電荷移動層11とを介在させた構造である。図2
(b)は、透明基板13上に一部金属リード9を設け、
さらに透明導電層12を設け、下塗り層14、色素吸着
TiO2 層10、電荷移動層11および金属層8をこの
順で設け、さらに支持基板15を配置した構造である。
図2(c)は、支持基板15上にさらに金属層8を有
し、下塗り層14を介して色素吸着TiO2 層10を設
け、さらに電荷移動層11と透明導電層12とを設け、
一部に金属リード9を設けた透明基板13を、金属リー
ド9側を内側にして配置した構造である。図2(d)
は、透明基板13上に一部金属リード9を設け、さらに
透明導電層12を設けたものの間に下塗り層14と色素
吸着TiO2 層10と電荷移動層11とを介在させた構
造である。図3(e)は、透明基板13上に透明導電層
12を有し、下塗り層14を介して色素吸着TiO2 層
10を設け、さらに電荷移動層11および金属層8を設
け、この上に支持基板15を配置した構造である。図3
(f)は、支持基板15上に金属層8を有し、下塗り層
14を介して色素吸着TiO2 層10を設け、さらに電
荷移動層11および透明導電層12を設け、この上に透
明基板13を配置した構造である。図3(g)は、透明
導電層12を有する透明基板13間に、透明導電性層1
2を内側にして、下塗り層14、色素吸着TiO2 層1
0および電荷移動層11を介在させた構造である。図3
(h)は、支持基板15上に金属層8を設け、下塗り層
14を介して色素吸着TiO2 層10を設け、さらに固
体の電荷移動層16を設け、この上に一部金属層8また
は金属リード9を有する構造である。
FIG. 2A shows a dye-adsorbed TiO 2 layer 10 which is a layer containing dye-adsorbed semiconductor fine particles between transparent conductive layers 12.
And the charge transfer layer 11. FIG.
(B), a metal lead 9 is partially provided on a transparent substrate 13;
Further, a transparent conductive layer 12 is provided, an undercoat layer 14, a dye-adsorbed TiO 2 layer 10, a charge transfer layer 11 and a metal layer 8 are provided in this order, and a support substrate 15 is further provided.
FIG. 2 (c) shows that a metal layer 8 is further provided on a support substrate 15, a dye-adsorbed TiO 2 layer 10 is provided via an undercoat layer 14, and a charge transfer layer 11 and a transparent conductive layer 12 are further provided.
This is a structure in which a transparent substrate 13 partially provided with a metal lead 9 is arranged with the metal lead 9 side inside. FIG. 2 (d)
Has a structure in which a metal lead 9 is partially provided on a transparent substrate 13, and an undercoat layer 14, a dye-adsorbed TiO 2 layer 10, and a charge transfer layer 11 are interposed between a transparent conductive layer 12 and a transparent conductive layer 12. FIG. 3 (e) has a transparent conductive layer 12 on a transparent substrate 13, a dye-adsorbed TiO 2 layer 10 is provided via an undercoat layer 14, and a charge transfer layer 11 and a metal layer 8 are further provided thereon. This is a structure in which a support substrate 15 is arranged. FIG.
(F) has a metal layer 8 on a support substrate 15, a dye-adsorbed TiO 2 layer 10 is provided via an undercoat layer 14, a charge transfer layer 11 and a transparent conductive layer 12 are further provided, and a transparent substrate 13 is arranged. FIG. 3 (g) shows a transparent conductive layer 1 between transparent substrates 13 having a transparent conductive layer 12.
2 on the inside, the undercoat layer 14, the dye-adsorbed TiO 2 layer 1
0 and the charge transfer layer 11 are interposed. FIG.
(H), a metal layer 8 is provided on a support substrate 15, a dye-adsorbed TiO 2 layer 10 is provided via an undercoat layer 14, a solid charge transfer layer 16 is further provided, and a part of the metal layer 8 or This is a structure having metal leads 9.

【0116】本発明の色素増感型太陽電池のモジュール
構造は、従来の太陽電池モジュールと基本的には同様の
構造をとりうる。一般的には、金属・セラミック等の支
持基板の上にセルが構成され、その上を充填樹脂や保護
ガラス等で覆い、支持基板の反対側から光を取り込む構
造とすることができるが、支持基板に強化ガラス等の透
明材料を用い、その上にセルを構成してその透明の支持
基板側から光を取り込むことも可能である。具体的に
は、スーパーストレートタイプ、サブストレートタイ
プ、ポッティングタイプと呼ばれるモジュール構造ある
いはアモルファスシリコン太陽電池などで用いられる基
板一体型などのモジュール構造が可能である。これらの
モジュール構造は使用目的や使用場所(環境)により適
宜選択できる。本発明の素子を基板一体型でモジュール
化した例を図4に示す。
The module structure of the dye-sensitized solar cell of the present invention can have basically the same structure as a conventional solar cell module. In general, a cell is formed on a supporting substrate such as a metal or ceramic, and the cell is covered with a filling resin or a protective glass, etc., so that light can be taken in from the opposite side of the supporting substrate. It is also possible to use a transparent material such as tempered glass for the substrate, form a cell thereon, and take in light from the transparent support substrate side. Specifically, a module structure called a superstrate type, a substrate type, or a potting type, or a module structure such as a substrate integrated type used in an amorphous silicon solar cell or the like is possible. These module structures can be appropriately selected depending on the purpose of use and the place of use (environment). FIG. 4 shows an example in which the element of the present invention is formed into a module with an integrated substrate.

【0117】図4の構造は、透明基板13の一方の面上
に透明導電層12を有し、この上にさらに色素吸着Ti
O2 層10、固体の電荷移動層16および金属層8を設
けたセルをモジュール化したものであり、透明基板13
の他方の面には反射防止層17が設けられている。この
場合、入射光の利用効率を高めるために、感光部である
色素吸着TiO2 層10の面積比率(光の入射面である
透明基板13側から見たときの面積比率)を大きくした
方が好ましい。
The structure shown in FIG. 4 has a transparent conductive layer 12 on one surface of a transparent substrate 13, on which a dye-adsorbed Ti
A cell provided with an O 2 layer 10, a solid charge transfer layer 16 and a metal layer 8 is modularized and comprises a transparent substrate 13.
An anti-reflection layer 17 is provided on the other surface. In this case, in order to increase the utilization efficiency of incident light, it is preferable to increase the area ratio of the dye-adsorbed TiO 2 layer 10 as the photosensitive portion (the area ratio when viewed from the transparent substrate 13 side which is the light incident surface). preferable.

【0118】スーパーストレートタイプやサブストレー
トタイプの代表的な構造は、片側または両側が透明で反
射防止処理を施された支持基板の間に、一定間隔にセル
が配置され、隣り合うセル間が金属リードまたはフレキ
シブル配線等によって接続されており、外縁部に集電電
極を配置して、発生した電力を外部に取り出す構造にな
っている。基板とセルの間には、セルの保護や集電効率
アップのため、目的に応じ、エチレンビニルアセテート
(EVA)等様々な種類のプラスチック材料をフイルム
または充填樹脂の形で用いることができる。また、外部
からの衝撃が少ないところなど表面を硬い素材で覆う必
要のない場所に使う場合には、表面保護層を透明プラス
チックフイルムで構成したり、または、上記充填・封止
材料を硬化させることによって保護機能を付与し、片側
の支持基板をなくすことも可能である。支持基板の周囲
は、内部の密封およびモジュールの剛性確保のため、金
属製のフレームでサンドイッチ状に固定し、支持基板と
フレームの間は封止材で密封シールする。
A typical structure of a superstrate type or a substrate type is that cells are arranged at regular intervals between supporting substrates which are transparent on one or both sides and have been subjected to antireflection treatment, and metal leads or adjacent cells are provided between adjacent cells. They are connected by a flexible wiring or the like, and have a structure in which current collecting electrodes are arranged on the outer edge to take out generated power to the outside. Various types of plastic materials such as ethylene vinyl acetate (EVA) can be used between the substrate and the cell in the form of a film or a filling resin, depending on the purpose, in order to protect the cell and increase current collection efficiency. When using in places where it is not necessary to cover the surface with a hard material, such as places where there is little external impact, make the surface protective layer of a transparent plastic film or cure the above-mentioned filling and sealing material. It is also possible to provide a protection function and eliminate the support substrate on one side. The periphery of the support substrate is fixed in a sandwich shape with a metal frame in order to seal the inside and ensure the rigidity of the module, and the space between the support substrate and the frame is hermetically sealed with a sealing material.

【0119】また、セルそのものや支持基板、充填材お
よび封止部材に可撓性の素材を用いれば、曲面の上に太
陽電池を構成することもできる。このように、使用目的
や使用環境に合わせて様々な形状・機能を持つ太陽電池
を製作することができる。
When a flexible material is used for the cell itself, the supporting substrate, the filler and the sealing member, a solar cell can be formed on a curved surface. In this way, solar cells having various shapes and functions according to the purpose of use and environment of use can be manufactured.

【0120】スーパーストレートタイプの太陽電池モジ
ュールは、例えば、基板供給装置から送り出されたフロ
ント基板をベルトコンベヤ等で搬送しながら、その上に
セルを封止材・セル間接続用リード線・背面封止材等と
共に順次積層した後、背面基板または背面カバーを乗
せ、外縁部にフレームをセットして作ることができる。
[0120] In a super straight type solar cell module, for example, while a front substrate sent from a substrate supply device is conveyed by a belt conveyor or the like, a cell is placed thereon with a sealing material, an inter-cell connection lead wire, and a back surface sealing. After laminating sequentially with materials and the like, a back substrate or a back cover can be placed, and a frame can be set on the outer edge to make it.

【0121】一方、サブストレートタイプの場合、基板
供給装置から送り出された支持基板をベルトコンベヤ等
で搬送しながら、その上にセルをセル間接続用リード線
・封止材等と共に順次積層した後、フロントカバーを乗
せ、周縁部にフレームをセットして作製することができ
る。
On the other hand, in the case of the substrate type, while the support substrate sent out from the substrate supply device is conveyed by a belt conveyor or the like, the cells are sequentially stacked thereon together with the inter-cell connection lead wires and the sealing material. It can be manufactured by placing a front cover and setting a frame on the periphery.

【0122】図4に示した構造のモジュールは、支持基
板上に透明電極・感光層・電荷移動層・裏面電極等が立
体的かつ一定間隔で配列されるように、選択メッキ・選
択エッチング・CVD・PVDといった半導体プロセス
技術、あるいはパターン塗布または広幅で塗布した後に
レーザースクライビングやプラズマCVM(Solar Ener
gy Materials and Solar Cells, 48, p373-381等に記
載)または研削等の機械的手法などの方法でパターニン
グすることができ、これらにより所望のモジュール構造
を得ることができる。
The module having the structure shown in FIG. 4 is formed by selective plating, selective etching, and CVD so that transparent electrodes, photosensitive layers, charge transfer layers, back electrodes, and the like are arranged three-dimensionally at regular intervals on a supporting substrate.・ Laser scribing or plasma CVM (Solar Ener) after semiconductor process technology such as PVD, or pattern application or wide application
gy Materials and Solar Cells, 48, p373-381) or a mechanical method such as grinding or the like, and a desired module structure can be obtained.

【0123】以下にその他の部材や工程について詳述す
る。封止材料としては、液状のEVA(エチレンビニル
アセテート)やフッ化ビニリデン共重合体とアクリル樹
脂混合物フイルム状のEVA等、耐候性付与・電気絶縁
性付与・集光効率向上・セル保護性(耐衝撃性)向上等の
目的に応じ様々な素材が使用可能である。
Hereinafter, other members and steps will be described in detail. Examples of the sealing material include liquid-state EVA (ethylene vinyl acetate) and EVA in the form of a film of a mixture of vinylidene fluoride copolymer and an acrylic resin. Various materials can be used according to the purpose of improving (impact).

【0124】これらを、セル上に固定する方法として
は、封止材の物性に合わせ、フイルム状の素材ではロー
ル加圧後加熱密着や真空加圧後加熱密着、液またはペー
スト状の材料ではロールコート、バーコート、スプレー
コート、スクリーン印刷等の様々な方法がある。
These are fixed on the cell according to the physical properties of the sealing material. For a film-like material, heat adhesion after roll pressing or heat adhesion after vacuum pressing, and for a liquid or paste-like material, a roll adhesion. There are various methods such as coating, bar coating, spray coating, screen printing and the like.

【0125】また、透明フィラーを封止材に混入して強
度を上げたり、光透過率を上げることができる。
Further, the strength and the light transmittance can be increased by mixing a transparent filler into the sealing material.

【0126】モジュール外縁と周縁を囲むフレームとの
間は、耐候性・防湿性が高い樹脂を使って封止するとよ
い。
The space between the outer edge of the module and the frame surrounding the peripheral edge is preferably sealed with a resin having high weather resistance and moisture resistance.

【0127】支持基板としてPET・PEN等の可撓性
素材を用いる場合は、ロール状の支持体を繰り出してそ
の上にセルを構成した後、上記の方法で連続して封止層
を積層することができ、生産性の高い工程を造ることが
できる。
When a flexible material such as PET or PEN is used as the support substrate, a roll-shaped support is drawn out to form a cell thereon, and then the sealing layer is continuously laminated by the above method. And a highly productive process can be made.

【0128】発電効率を上げるため、モジュールの光取
り込み側の基板(一般的には強化ガラス)の表面には反
射防止処理が施される。これには、反射防止膜をラミネ
ートする方法、反射防止層をコーティングする方法があ
る。
In order to increase the power generation efficiency, the surface of the substrate (generally tempered glass) on the light intake side of the module is subjected to an antireflection treatment. This includes a method of laminating an antireflection film and a method of coating an antireflection layer.

【0129】また、セルの表面をグルービングまたはテ
クスチャリング等の方法で処理することによって入射し
た光の利用効率を高めることが可能である。
Further, by treating the surface of the cell by a method such as grooving or texturing, it is possible to increase the utilization efficiency of incident light.

【0130】発電効率を上げるためには、光を損失なく
モジュール内に取り込むことが最重要だが、光電変換層
を透過してその内側まで到達した光を反射させて光電変
換層側に効率良く戻すことも重要である。このために
は、支持基板面を鏡面研磨した後、AgやAl等を蒸着
またはメッキする方法、セルの最下層にAl−Mgまた
はAl−Tiなどの合金層を反射層として設ける方法、
あるいは、アニール処理によって最下層にテクスチャー
構造を作り反射率を高める方法等がある。
In order to increase the power generation efficiency, it is most important that the light is introduced into the module without loss. However, the light that has passed through the photoelectric conversion layer and has reached the inside thereof is reflected and efficiently returned to the photoelectric conversion layer side. It is also important. For this purpose, a method of mirror-polishing the surface of the supporting substrate and then depositing or plating Ag or Al or the like, a method of providing an alloy layer such as Al-Mg or Al-Ti as a reflective layer on the lowermost layer of the cell,
Alternatively, there is a method in which a texture structure is formed in the lowermost layer by annealing to increase the reflectance.

【0131】発電効率を上げるためには、セル間接続抵
抗を小さくすることが、内部電圧降下を抑える意味で重
要である。
To increase the power generation efficiency, it is important to reduce the connection resistance between cells in order to suppress the internal voltage drop.

【0132】ワイヤーボンディングや導電性のフレキシ
ブルシートで接続するのが一般的だが、導電性粘着テー
プや導電性接着剤を使ってセルの固定機能と電気的な接
続機能を兼ねる方法、導電性ホットメルトを所望の位置
にパターン塗布する方法等が有る。
Although connection is generally made by wire bonding or a conductive flexible sheet, a method of using a conductive pressure-sensitive adhesive tape or a conductive adhesive to have both a cell fixing function and an electrical connection function, a conductive hot melt Is applied to a desired position in a pattern.

【0133】ポリマーフィルムなどのフレキシブル支持
体を使った太陽電池では、ロール状の支持体を送り出し
ながら半導体の塗設の説明で示した方法によって、順
次、セルを形成・所望のサイズに切断した後、周縁部を
フレキシブルで防湿性のある素材でシールして、電池本
体を作製できる。また、Solar Energy Materials andSo
lar Cells, 48, p383-391記載の「SCAF」とよばれ
るモジュール構造とすることもできる。
In the case of a solar cell using a flexible support such as a polymer film, cells are sequentially formed and cut into a desired size by the method described in the description of semiconductor coating while feeding a roll-shaped support. In addition, the periphery can be sealed with a flexible and moisture-proof material to produce a battery body. Also, Solar Energy Materials andSo
LAR Cells, 48, p383-391, and a module structure called “SCAF” can also be used.

【0134】フレキシブル支持体の太陽電池では、更に
これを曲面ガラス等に接着固定して使用することもでき
る。
In the case of a solar cell having a flexible support, it can be further used by bonding it to a curved glass or the like.

【0135】[0135]

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。 実施例1:D−31の合成
The present invention will be specifically described below with reference to examples. Example 1: Synthesis of D-31

【0136】[0136]

【化25】 Embedded image

【0137】インドレニン4級塩11、7.92g(2
0mmol)、スクアリン酸ジエチル2を3.44g
(20mmol)、トリエチルアミン4.2g(40m
mol)をエタノール50mlに溶解し4時間還流し
た。冷却後結晶をろ別してエタノールで洗浄し、末端ス
クアリン酸エチル12の黄色結晶5.7g(収率82
%)を得た。
Indolenine quaternary salt 11, 7.92 g (2
0 mmol), 3.44 g of diethyl squarate 2
(20 mmol), 4.2 g of triethylamine (40 m
mol) was dissolved in 50 ml of ethanol and refluxed for 4 hours. After cooling, the crystals were separated by filtration and washed with ethanol, and 5.7 g of yellow crystals of terminal ethyl squarate 12 (yield: 82)
%).

【0138】末端スクアリン酸エチル12、1.04g
(3mmol)、ピラゾリジンジオン13、0.83g
(3.3mmol)、ナトリウムメトキシド・メタノー
ル28%溶液0.69g(3.6mmol)をブタノー
ル20mlに溶解し2時間還流した。冷却後塩酸を加え
てpH3とした。結晶をろ別してエタノールで洗浄し、
D−31のオレンジ色結晶1.36g(収率82%)を
得た。構造はNMRスペクトル及びMSスペクトルにて
確認した。 実施例2:D−35の合成
Ethyl squarate terminal 12, 1.04 g
(3 mmol), pyrazolidinedione 13, 0.83 g
(3.3 mmol) and 0.69 g (3.6 mmol) of a 28% sodium methoxide / methanol solution were dissolved in 20 ml of butanol and refluxed for 2 hours. After cooling, hydrochloric acid was added to adjust the pH to 3. The crystals are filtered off and washed with ethanol,
1.36 g (82% yield) of orange crystals of D-31 were obtained. The structure was confirmed by NMR spectrum and MS spectrum. Example 2: Synthesis of D-35

【0139】[0139]

【化26】 Embedded image

【0140】D−31の合成にて、ピラゾリジンジオン
13のかわりにピラゾロン14を等モル用いた以外は全
く同様にしてD−35のオレンジ色結晶0.87g(収
率60%)を得た。構造はNMRスペクトル及びMSス
ペクトルにて確認した。 実施例3:D−3の合成
0.87 g (yield: 60%) of orange crystals of D-35 was obtained in exactly the same manner as in the synthesis of D-31 except that pyrazolone 14 was used in an equimolar amount instead of pyrazolidinedione 13. Was. The structure was confirmed by NMR spectrum and MS spectrum. Example 3: Synthesis of D-3

【0141】[0141]

【化27】 Embedded image

【0142】12の合成にて、4級塩11の代わりに4
級塩15を等モル用いた以外は全く同様にして末端スク
アリン酸エチル16を合成した。D−31の合成にて、
末端スクアリン酸エチル12の代わりに16を、ピラゾ
リジンジオン13の代わりにロダニン17をそれぞれ等
モル用いた以外は全く同様にして、D−3の赤色結晶
0.90gを得た。構造はNMRスペクトル及びMSス
ペクトルにて確認した。
In the synthesis of 12, instead of the quaternary salt 11, 4
Ethyl terminal squarate 16 was synthesized in exactly the same manner except that an equimolar amount of the grade salt 15 was used. In the synthesis of D-31,
0.90 g of red crystal of D-3 was obtained in exactly the same manner except that equimolar 16 was used instead of ethyl squarate 12 and rhodanine 17 was used instead of pyrazolidinedione 13. The structure was confirmed by NMR spectrum and MS spectrum.

【0143】〔吸収スペクトルの測定〕[Measurement of absorption spectrum]

【0144】D−3、D−15、D−19、D−31、
D−35、D−36、D−37、D−71について塩化
メチレン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。
D-3, D-15, D-19, D-31,
The absorption spectra of D-35, D-36, D-37 and D-71 in methylene chloride were measured. Table 1 shows the absorption maximum wavelength.

【0145】[0145]

【表1】 [Table 1]

【0146】本発明の色素は可視光領域に様々な極大吸
収波長の吸収を有することがわかる。
It can be seen that the dye of the present invention has various maximum absorption wavelengths in the visible light region.

【0147】実施例4:(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
ンレス製ベッセルに二酸化チタン(日本アエロジル社
Degussa P−25)15g、水45g、分散剤
(アルドリッチ社製、Triton X−100)1
g、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にて2時間分散し
た。分散物からジルコニアビーズをろ過して除いた。こ
の場合の二酸化チタンの平均粒径は2.5μmであっ
た。このときの粒径はMALVERN社製マスターサイ
ザーにて測定したものである。
Example 4: (1) Preparation of Titanium Dioxide Dispersion Titanium dioxide (Nippon Aerosil Co., Ltd.) was placed in a 200 ml stainless steel vessel whose inside was coated with Teflon.
Degussa P-25) 15 g, water 45 g, dispersant (Triton X-100, manufactured by Aldrich) 1
g of zirconia beads having a diameter of 0.5 mm (manufactured by Nikkato Co., Ltd.), and dispersed for 2 hours at 1500 rpm using a sand grinder mill (manufactured by Imex). The zirconia beads were removed by filtration from the dispersion. In this case, the average particle size of the titanium dioxide was 2.5 μm. The particle size at this time was measured with a master sizer manufactured by MALVERN.

【0148】(2)色素を吸着したTiO2 電極の作製 フッ素をドープした酸化スズをコーティングした導電性
ガラス(旭硝子製TCOガラス-Uを20mm×20mmの大
きさに切断加工したもの)の導電面側にガラス棒を用い
て上記の分散液を塗布した。この際、導電面側の一部
(端から3mm)に粘着テープを張ってスペーサーとし、
粘着テープが両端に来るようにガラスを並べて一度に8
枚ずつ塗布した。塗布後、粘着テープを剥離し、室温で
1日間風乾した。次に、このガラスを電気炉(ヤマト科
学製マッフル炉FP−32型)に入れ、450℃にて3
0分間焼成し、TiO2 電極を得た。この電極を取り出
し冷却した後、表1に示す色素のメタノール溶液(いず
れの色素も3×10-4モル/リットル)に15時間浸漬
した。色素の染着したTiO2 電極を4−tert−ブチル
ピリジンに15分間浸漬した後、エ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る感光層の厚さは
10μmであり、半導体微粒子の塗布量は20g/m2とし
た。なお、導電性ガラスの表面抵抗は約30Ω/□であ
った。
(2) Preparation of TiO 2 Electrode Adsorbing Dye Conductive surface of conductive glass coated with fluorine-doped tin oxide (TCO glass-U manufactured by Asahi Glass cut into a size of 20 mm × 20 mm) The dispersion was applied to the side using a glass rod. At this time, adhesive tape is applied to a part (3 mm from the end) on the conductive surface side as a spacer,
Arrange the glass so that the adhesive tape is
It was applied one by one. After application, the adhesive tape was peeled off and air-dried at room temperature for one day. Next, this glass was placed in an electric furnace (muffle furnace FP-32 manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) and heated at 450 ° C. for 3 hours.
After baking for 0 minutes, a TiO 2 electrode was obtained. After the electrode was taken out and cooled, it was immersed in a methanol solution of the dye shown in Table 1 (each dye was 3 × 10 −4 mol / l) for 15 hours. The TiO 2 electrode on which the dye was dyed was immersed in 4-tert-butylpyridine for 15 minutes, washed with ethanol and dried naturally. The thickness of the photosensitive layer thus obtained was 10 μm, and the coating amount of the semiconductor fine particles was 20 g / m 2 . The surface resistance of the conductive glass was about 30Ω / □.

【0149】(3)光電気化学電池作製(3) Fabrication of photoelectrochemical cell

【0150】上述のようにして作製した色増感されたT
iO2 電極基板(2cm×2cm)をこれと同じ大きさの白
金蒸着ガラスと重ね合わせた。次に、両ガラスの隙間に
毛細管現象を利用して電解液(3−メトキシプロピオニ
トリル)に電解質として1-メチル-3-ヘキシルイミダゾ
リウムのヨウ素塩0.65モル/リットルおよびヨウ素
0.05モル/リットルを加えたもの)をしみこませ、
TiO2 電極中に導入し、光電気化学電池を得た。本実
施例により、図1に示したとおり、導電性ガラス1(ガ
ラス上に導電剤層2が設層されたもの)、TiO2 層
3、色素層4、電解液5、白金層6およびガラス7を順
に積層しエポキシ系封止剤で封止された光電気化学電池
が作製された。
The color-sensitized T prepared as described above
An iO 2 electrode substrate (2 cm × 2 cm) was overlaid with platinum-evaporated glass of the same size. Next, 0.65 mol / liter of iodine salt of 1-methyl-3-hexylimidazolium and 0.05 iodine of iodine of 1-methyl-3-hexylimidazolium were used as an electrolyte in an electrolytic solution (3-methoxypropionitrile) using a capillary phenomenon in a gap between both glasses. (Mol / liter added)
It was introduced into a TiO 2 electrode to obtain a photoelectrochemical cell. According to this embodiment, as shown in FIG. 1, conductive glass 1 (a conductive agent layer 2 is provided on glass), TiO 2 layer 3, dye layer 4, electrolytic solution 5, platinum layer 6, and glass 7 were laminated in this order, and a photoelectrochemical cell sealed with an epoxy-based sealing agent was produced.

【0151】(4)光電変換波長と光電変換効率の測定(4) Measurement of photoelectric conversion wavelength and photoelectric conversion efficiency

【0152】本発明の光電変換素子の光電変換能をオプ
テル社製のIPCE(Incident Photonto Current Conversi
on Efficiency) 測定装置によって測定した。それぞれ
の色素を用いた光化学電池が最大変換能を示す波長とそ
の単色光での光電変換効率を表2にまとめた。
The photoelectric conversion capability of the photoelectric conversion element of the present invention was measured by using IPCE (Incident Photonto Current Conversi
on Efficiency). Table 2 summarizes the wavelength at which the photochemical cell using each dye exhibits the maximum conversion capability and the photoelectric conversion efficiency of the monochromatic light.

【0153】[0153]

【表2】 [Table 2]

【0154】本発明のいずれの色素も可視光領域に高い
効率の光電変換特性が認められる。
In any of the dyes of the present invention, highly efficient photoelectric conversion characteristics are observed in the visible light region.

【0155】[0155]

【発明の効果】本発明により可視光領域に高い光電変換
特性を有する色素増感光電変換素子が提供された。
According to the present invention, there is provided a dye-sensitized photoelectric conversion element having high photoelectric conversion characteristics in the visible light region.

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

【図1】実施例で作成した光電気化学電池の構成を示す
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a photoelectrochemical cell prepared in an example.

【図2】光電気化学電池の基本的な構成例を示す断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a basic configuration example of a photoelectrochemical cell.

【図3】光電気化学電池の基本的な構成例を示す断面図
である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a basic configuration example of a photoelectrochemical cell.

【図4】基板一体型のモジュール構成例を示す断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a module configuration of a substrate integrated type.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 導電性ガラス 2 導電剤層 3 TiO2 層 4 色素層 5 電解液 6 白金層 7 ガラス 8 金属層 9 金属リード 10 色素吸着TiO2 層 11 電荷移動層 12 透明導電層 13 透明基板 14 下塗り層 15 支持基板 16 固体の電荷移動層 17 反射防止層REFERENCE SIGNS LIST 1 conductive glass 2 conductive agent layer 3 TiO 2 layer 4 dye layer 5 electrolytic solution 6 platinum layer 7 glass 8 metal layer 9 metal lead 10 dye-adsorbed TiO 2 layer 11 charge transfer layer 12 transparent conductive layer 13 transparent substrate 14 undercoat layer 15 Support substrate 16 Solid charge transfer layer 17 Antireflection layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4H056 CA01 CA02 CA05 CB01 CB06 CC02 CC08 CE01 CE03 CE06 DD03 DD04 DD06 DD19 DD23 DD30 FA05 5F051 AA14 5H032 AA06 AS16 BB05 EE02 EE16 EE18 EE20  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4H056 CA01 CA02 CA05 CB01 CB06 CC02 CC08 CE01 CE03 CE06 DD03 DD04 DD06 DD19 DD23 DD30 FA05 5F051 AA14 5H032 AA06 AS16 BB05 EE02 EE16 EE18 EE20

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式(I)で表される色素によっ
て増感された半導体微粒子を含むことを特徴とする光電
変換材料。 【化1】 一般式(I)中、R1 はOH、SH、SeH、TeH、
NR5 R6 のいずれかを表し、R5 、R6 はそれぞれ独
立に水素、アルキル基、アリール基を表す。R 2 〜R4
はそれぞれ独立に水素または置換基を表し、互いに連結
して環を形成してもよい。mは0〜2の整数を表す。P
1 はシクロアルケン環基またはヘテロ環基を表し、
Q1 、Q2 はそれぞれ独立に酸素、硫黄、セレン、テル
ル、NR7 またはシクロアルカン環基、シクロアルケン
環基、ヘテロ環基を表し、R7 は水素、アルキル基、ア
リール基を表すが、Q1 、Q2 の少なくともどちらかは
シクロアルカン環基、シクロアルケン環基、ヘテロ環基
のいずれかを表す。
1. A dye represented by the following general formula (I):
Characterized by containing semiconductor particles sensitized by heat
Conversion material. Embedded imageIn the general formula (I), R1Are OH, SH, SeH, TeH,
NRFiveR6R represents any ofFive, R6Is German
Stands for hydrogen, an alkyl group, or an aryl group. R Two~ RFour
Each independently represents hydrogen or a substituent, and is linked to each other
To form a ring. m represents an integer of 0 to 2. P
1Represents a cycloalkene ring group or a heterocyclic group,
Q1, QTwoAre independently oxygen, sulfur, selenium, ter
NR7Or cycloalkane ring group, cycloalkene
A ring group or a heterocyclic group;7Represents a hydrogen, an alkyl group,
Represents a reel group,1, QTwoAt least one of
Cycloalkane ring group, cycloalkene ring group, heterocyclic group
Represents any of
【請求項2】 一般式(I)で表される色素が一般式
(II)で表されることを特徴とする請求項1記載の光電
変換材料。 【化2】 一般式(II)中、P1 、mは一般式(I)と同義であ
る。R12、R13、R14はそれぞれ独立に水素、アルキル
基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘ
テロ環基を表し、互いに連結して環を形成してもよい。
Q11は5または6員の,シクロアルカン環基、シクロア
ルケン環基又はヘテロ環基を表す。
2. The photoelectric conversion material according to claim 1, wherein the dye represented by the general formula (I) is represented by the general formula (II). Embedded image In the general formula (II), P 1 and m have the same meaning as in the general formula (I). R 12 , R 13 , and R 14 each independently represent hydrogen, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and may be linked to each other to form a ring.
Q 11 represents a 5- or 6-membered cycloalkane ring group, cycloalkene ring group or heterocyclic group.
【請求項3】 一般式(II)で表される色素が一般式
(III −1)または一般式(III −2)で表されること
を特徴とする請求項2記載の光電変換材料。 【化3】 一般式(III −1)、(III −2)中、R12、R13、R
14、m、Q11は一般式(II)と同義である。一般式(II
I −1)中、Y1 は酸素、硫黄、セレン、テルル、CR
17R18、NR19を表し、R17、R18、R19はそれぞれ独
立に水素、アルキル基、アルケニル基、アリール基を表
す。R15は水素、アルキル基、アルケニル基、アリール
基を表す。R16は置換基を表し、aは0〜4の整数を表
す。aが2以上の時、R16は同じでも異なってもよく、
互いに連結して環を形成してもよい。一般式(III −
2)中、Y2 、Y3 はどちらかがNR21を、もう一方が
CR22を表し、R21は水素、アルキル基、アルケニル
基、アリール基を表し、R22は水素又は置換基を表す。
Zaは共役をつなげるためのπ結合1個を表す。R20は
置換基を表し、bは0〜4の整数を表す。bが2以上の
時、R20は同じでも異なってもよく、互いに連結して環
を形成してもよい。
3. The photoelectric conversion material according to claim 2, wherein the dye represented by the general formula (II) is represented by the general formula (III-1) or (III-2). Embedded image In the general formulas (III-1) and (III-2), R 12 , R 13 , R
14 , m and Q 11 have the same meanings as in formula (II). General formula (II
In I-1), Y 1 is oxygen, sulfur, selenium, tellurium, CR
17 represents R 18 , NR 19 , and R 17 , R 18 , and R 19 each independently represent hydrogen, an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group. R 15 represents hydrogen, an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group. R 16 represents a substituent, and a represents an integer of 0 to 4. When a is 2 or more, R 16 may be the same or different,
They may be connected to each other to form a ring. General formula (III-
In 2), one of Y 2 and Y 3 represents NR 21 and the other represents CR 22 ; R 21 represents hydrogen, an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group; and R 22 represents hydrogen or a substituent. .
Za represents one π bond for connecting a conjugate. R 20 represents a substituent, and b represents an integer of 0 to 4. When b is 2 or more, R 20 may be the same or different, and may combine with each other to form a ring.
【請求項4】 一般式(III ―1)にてY1 がCR17R
18で表されることを特徴とする請求項3の光電変換材
料。
4. In the general formula (III-1), Y 1 is CR 17 R
The photoelectric conversion material according to claim 3, which is represented by 18 .
【請求項5】 色素によって増感された半導体微粒子が
酸化チタン微粒子であることを特徴とする請求項1〜4
のいずれかに記載の光電変換材料。
5. The semiconductor fine particles sensitized by a dye are titanium oxide fine particles.
The photoelectric conversion material according to any one of the above.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載の光電変
換材料を塗設した導電性支持体と電荷移動層および対極
を有する光電変換素子。
6. A photoelectric conversion element comprising a conductive support coated with the photoelectric conversion material according to claim 1, a charge transfer layer, and a counter electrode.
【請求項7】 下記一般式(IV−1)または(IV−2)
にて表されることを特徴とするポリメチン色素。 【化4】 一般式(IV−1)または(IV−2)中、R12、R13、R
14、R15、R21、m、a、b、Y1 、Zaは一般式(I
I)、(III −1)、(III −2)と同義である。
Y12、Y13はどちらかがNR21を、もう一方がCR23を
表し、R24、R25はそれぞれ独立にシアノ基、アルコキ
シカルボニル基、カルボキシル基、アシル基、アシルオ
キシ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル
基、スルホン酸基、スルホンアミド基、カルバモイル
基、アミノ基、アシルアミノ基、アルキル基、アルケニ
ル基、アリール基、アルコキシ基、アルキルチオ基、ア
リールオキシ基、ヘテロ環基、ホスホニル基、ホスホリ
ル基、ヒドロキサム酸基、ヒドロキシル基、アルキニル
基、シクロアルキル基、ハロゲン原子を表す。R23は水
素又はR24、R25と同義である。aが2以上の時、R24
は同じでも異なってもよく、互いに連結して環を形成し
てもよい。bが2以上の時、R25は同じでも異なっても
よく、互いに連結して環を形成してもよい。Q21は、ピ
ラゾリジンジオン環基、バルビツール酸環基、チオバル
ビツール酸環基、イソオキサゾロン環基、ピラゾロン環
基、ピリドン環基、ロダニン環基、ピロロトリアゾール
環基、ピラゾロトリアゾール環基、インダンジオン環
基、ヒダントイン環基、チオヒダントイン環基、チアゾ
リジンジオン環基、オキサゾリジノンチオン環基を表
す。
7. The following general formula (IV-1) or (IV-2)
A polymethine dye represented by the formula: Embedded image In the general formula (IV-1) or (IV-2), R 12 , R 13 , R
14 , R 15 , R 21 , m, a, b, Y 1 and Za are represented by the general formula (I
It is synonymous with I), (III-1) and (III-2).
One of Y 12 and Y 13 represents NR 21 and the other represents CR 23 ; R 24 and R 25 each independently represent a cyano group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, an acyl group, an acyloxy group, an alkylsulfonyl group, Arylsulfonyl group, sulfonic acid group, sulfonamide group, carbamoyl group, amino group, acylamino group, alkyl group, alkenyl group, aryl group, alkoxy group, alkylthio group, aryloxy group, heterocyclic group, phosphonyl group, phosphoryl group, Represents a hydroxamic acid group, a hydroxyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, and a halogen atom. R 23 has the same meaning as hydrogen or R 24 and R 25 . When a is 2 or more, R 24
May be the same or different, and may be connected to each other to form a ring. When b is 2 or more, R 25 may be the same or different, and may combine with each other to form a ring. Q 21 represents a pyrazolidinedione ring group, a barbituric acid ring group, a thiobarbituric acid ring group, an isoxazolone ring group, a pyrazolone ring group, a pyridone ring group, a rhodanin ring group, a pyrrolotriazole ring group, or a pyrazolotriazole ring. Group, indandione ring group, hydantoin ring group, thiohydantoin ring group, thiazolidinedione ring group, and oxazolidinonethione ring group.
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