JP5097093B2 - 色素増感太陽電池用色素及びこれを含む色素増感太陽電池 - Google Patents

Description

本発明は、色素増感太陽電池用色素及びこれを含む色素増感太陽電池に関する。

最近、直面するエネルギー問題を解決するために、既存の化石燃料を代替できる多様な研究が進行されている。特に、数十年以内に枯渇すると予想される石油資源を代替するために風力、原子力、太陽エナルギーなどの自然エネルギーを活用するための広範囲な研究が進行されている。

この中で太陽エネルギーを用いた太陽電池は、他のエネルギー源とは異なって資源が無限で環境親和的であるため、１９８３年にＳｉ太陽電池を開発されて以来太陽電池が脚光を浴び、最近はシリコン太陽電池が研究者の注目を浴びている。

しかし、このようなシリコン太陽電池は、製作費用が非常に高価で実用化が困難で、電池効率を改善するにも多くの困難が生じる。このような問題を克服するために、製作費用が格段に安い色素増感太陽電池の開発が積極的に検討されている。色素増感太陽電池は、シリコン太陽電池とは異なって可視光線を吸収して、電子正孔対（ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｈｏｌｅ ｐａｉｒ）を生成できる感光性染料分子、及び生成された電子を伝達する遷移金属酸化物を主な構成材料とする光電気化学的太陽電池である。この色素増感太陽電池は、既存のシリコン太陽電池に比べて製造単価が安く、透明な電極により建物外壁ガラス窓やガラス温室などに応用できるが、光電変換効率が低いため、実際適用には制限がある。

太陽電池の光電変換効率は、太陽光の吸収によって生成された電子の量に比例するので、効率を増加させるためには太陽光の吸収を増加させたり染料の吸着量を高めて、電子の生成量を増やすこともでき、また生成された励起電子が電子正孔再結合によって消滅するのを防ぐこともできる。

上記点に鑑み、単位面積当、染料の吸着量を増やすためには、酸化物半導体の粒子をナノメートル水準の大きさで製造すべきで、太陽光の吸収を高めるために白金電極の反射率を高めたり、数マイクロ大きさの半導体酸化物光散乱子を混合して製造する方法などが開発されている。しかし、このような従来の方法では太陽電池の光電変換効率向上に限界があるため、効率向上のための新たな技術開発が切実に求められる実情である。

そこで、本発明の目的は、太陽電池の光電変換効率を改善させて開放電圧を増加できる色素増感太陽電池用有機染料を提供することである。
本発明の他の目的は、上記有機染料を含んで、光電変換効率が改善された色素増感太陽電池を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、本発明は下記の化学式１の構造を有する化合物を含む色素増感太陽電池用色素が提供される。

（上記化学式１において、
上記Ａ及びＢは、各々独立的に置換または非置換の芳香族炭化水素基、置換または非置換のヘテロ環基及びこれらの組み合わせで構成された群より選択され、
上記Ｃ及びＤは、各々独立的に置換または非置換のアルキレン基、置換または非置換のシクロアルキレン基、置換または非置換のアルケニレン基、置換または非置換のアリーレン基、置換または非置換の２価のヘテロ環基（ｄｉｖａｌｅｎｔ ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ ｇｒｏｕｐ）及びこれらの組み合わせで構成された群より選択され、
上記Ｅは酸性作用基であり、

上記Ｆ及びＧは、各々独立的にエーテル基、チオエーテル基、置換または非置換のアルキレン基、置換または非置換のシクロアルキレン基、置換または非置換のアルケニレン基、置換または非置換のアリーレン基、及び置換または非置換の２価のヘテロ環基で構成される群より選択され、

上記Ｆ’及びＧ’は、各々独立的に水素、ヒドロキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、カルボキシ基、スルホニル基、アルキル基、シクロアルキル基、ハロアルキル基、アルキルアミノ基、アルキルスルホニル基、アミノスルホニル基、アルキルチオ基、アルコキシ基、アルコキシスルホニル基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アリールオキシ基、アリールオキシカルボニル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、及びヘテロ環基で構成される群より選択されることであり、
上記ｍ及びｎは０〜２０の整数である。）

上記Ａ及びＢは、各々独立的に置換または非置換の炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基、酸素、硫黄、窒素の少なくとも一つより選択される元素を含む置換または非置換のヘテロ環基及び前記芳香族炭化水素基と前期へテロ環基の組み合わせで構成された群より選択することができる。

また、上記Ａ及びＢのうち少なくとも一つは、フルオレニル（ｆｌｕｏｒｅｎｙｌ）基であることがより好ましい。

上記Ｃ及びＤは、各々独立的に置換または非置換の炭素数２〜２０のアルキレン基、置換または非置換の炭素数３〜１８のシクロアルキレン基、置換または非置換の炭素数２〜２０のアルケニレン基、置換または非置換の炭素数６〜３０のアリーレン基、酸素、硫黄、窒素の少なくとも一つより選択される元素を含む置換または非置換の２価のヘテロ環基、及びこれらの組み合わせで構成された群より選択することができる。

上記Ｃ及びＤは、各々独立的にシクロプロピレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、エテン基、２−ブテニレン基、ｐ−フェニレン基、ナフチレン基、２、３−テトラゾール−ジイル基、１、３−トリアゾール−ジイル基、１、５−ベンズイミダゾール−ジイル基、２、５−ベンゾチアゾール−ジイル基、２、５−ピリミジン−ジイル基、３−フェニル２、５−テトラゾール−ジイル基、２、５−ピリジン−ジイル基、２、４−フラン−ジイル基、１、３−ピペリジン−ジイル基、２、４−モルフォリン−ジイル基、１、２−チオフェン−ジイル基、及び１、４−チオフェン−ジイル基で構成される群より選択することもできる。

また、上記Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、各々独立的に水素、ヒドロキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、カルボキシ基、スルホニル基、アルキル基、シクロアルキル基、ハロアルキル基、アルキルアミノ基、アルキルスルホニル基、アミノスルホニル基、アルキルチオ基、アルコキシ基、アルコキシスルホニル基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アリールオキシ基、アリールオキシカルボニル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、及びヘテロ環基で構成される群より選択される置換基を含んでいることもできる。

また、上記Ｅは、カルボキシ基、亜リン酸基、スルホン酸基、ホスフィン酸基、ヒドロキシ基、オキシカルボキシ酸基、酸アミド基、ほう酸基、スクアリン酸基、及びこれらの組み合わせで構成された群より選択することもできる。

また、上記Ｆ及びＧは、各々独立的にエーテル基、チオエーテル基、置換または非置換の炭素数１〜２０のアルキレン基、置換または非置換の炭素数３〜１８のシクロアルキレン基、炭素数２〜２０のアルケニレン基、置換または非置換の炭素数６〜３０のアリーレン基、及び酸素、硫黄、窒素の少なくとも一つより選択される元素を含む置換または非置換の２価のヘテロ環基で構成される群より選択することもできる。

また、前記Ｆ'及びＧ'は、各々独立的に水素、ヒドロキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、カルボキシ基、スルホニル基、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数３〜２０のシクロアルキル基、炭素数１〜２０のハロアルキル基、炭素数１〜２０のアルキルスルホニル基、炭素数１〜２０のアミノスルホニル基、炭素数１〜２０のアルキルチオ基、炭素数１〜２０のアルキルアミノ基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数１〜２０のアルコキシスルホニル基、炭素数１〜２０のアルコキシカルボニル基、炭素数６〜３０のアリール基、炭素数６〜３０のアリールオキシ基、炭素数１〜２０のアリールオキシカルボニル基、炭素数２〜２０のアルケニル基、炭素数２〜２０のアルキニル基、炭素数６〜３０のアラルキル基、及び酸素、硫黄、窒素の少なくとも一つより選択することもできる。

また、上記Ａ及びＢは、各々独立的に置換または非置換の芳香族炭化水素基、置換または非置換のヘテロ環基及びこれらの組み合わせで構成された群より選択された場合に、上記Ａ及びＢのうち少なくとも一つは、フルオレニル基であり、上記Ｃは下記の化学式２に示されてもよい。

上記Ｄは下記の化学式３に示されてもよい。

上記Ｒ_１、Ｒ_２及びＲ_３は、各々独立的に水素、ヒドロキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、カルボキシ基、スルホニル基、アルキル基、シクロアルキル基、ハロアルキル基、アルキルアミノ基、アルキルスルホニル基、アミノスルホニル基、アルキルチオ基、アルコキシ基、アルコキシスルホニル基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アリールオキシ基、アリールオキシカルボニル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、及びヘテロ環基で構成される群より選択され、上記ｏは０〜６の整数であり、ｐは０〜３の整数であり、ｑは０または１であり、ｘ及びｙは各々１または２であり、上記Ｅはカルボキシ基であり、上記ＹはＯ、Ｓ、及びＮＲ’（Ｒ’は水素またはアルキル基である）で構成される群より選択することができる。

また、下記の化学式４の構造を有する化合物とその誘導体及びこれらの組み合わせで構成された群より選択することができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１電極と、上記第１電極の一面に形成された光吸収層と、上記光吸収層が形成された第１電極に対向配置される第２電極と、上記第１電極と前記第２電極間に位置する電解質とを含み、上記光吸収層は半導体微粒子、及び上記色素増感太陽電池用色素を含む、色素増感太陽電池が提供される。

上記光吸収層は、下記の化学式５の構造を有する化合物で構成される群より選択される添加剤をさらに含むことが好ましい。

（前記化学式５において、Ｚはアルキル基、シクロアルキル基、ハロアルキル基、アルキルスルホニル基、アルキルチオ基、アルコキシ基、アルコキシスルホニル基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アリールオキシ基、アルケニル基、アラルキル基、及びヘテロ環基で構成される群より選択される。）

また、上記添加剤は、デオキシコール酸であることがより好ましい。

また、上記添加剤は、上記色素増感太陽電池用色素１００質量部に対して１００〜３０００質量部で含まれることがより好ましい。

上記光吸収層は、1〜２５μｍ以下の厚さを有することがより好ましい。

以上説明したように本発明によれば、太陽電池の光電変換効率を改善させて開放電圧を増加できる色素増感太陽電池用有機染料を提供することができ、これを用いて光電変換効率が改善される色素増感太陽電池用有機染料を提供することができる。

以下に本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

特別な言及がない限り、本明細書において「アルキル基」とは炭素数１〜２０のアルキル基を意味し、「シクロアルキル基」とは炭素数３〜２０のシクロアルキル基を、「アルコキシ基」とは１〜２０のアルコキシ基を、「アリール基」とは炭素数６〜３０のアリール基を、「アルケニル基」とは炭素数２〜２０のアルケニル基を、「アルキニル基」は炭素数２〜２０のアルキニル基を、「アラルキル基」は炭素数６〜３０のアラルキル基を、「アルキレン基」とは炭素数１〜２０のアルキレン基を、「シクロアルキレン基」とは炭素数３〜１８のシクロアルキレン基を、「アルケニレン基」は炭素数２〜２０のアルケニレン基を、「アリーレン基」は炭素数６〜３０のアリーレン基を意味する。

また「置換された」というのは、化合物中の一つ以上の水素原子がハロゲン原子（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩ）、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アジド基、アミド基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、アルデヒド基、置換または非置換のエステル基、カルバミル基、置換または非置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換または非置換のカルボキシル基またはその塩、置換または非置換のスルホン酸またはその塩、置換または非置換の燐酸基またはその塩、メチル、エチル、プロピル、イソプロフィル、イソブチルなどのような置換または非置換の炭素数１〜１５のアルキル基、ビニル、プロペンイル、ブテンイルなどのような置換または非置換の炭素数２〜１６のアルケニル基、エチンイルなどのような置換または非置換の炭素数２〜１６のアルキニル基、フェニル、ナフチル、テトラヒドロナフチル、インダン、シクロペンタジエニル及びビフェニル（ｂｉｐｈｅｎｙｌ）等のような置換または非置換の炭素数６〜１８のアリール基、ベンジル、フェニルエチルなどのような置換または非置換の炭素数７〜１８のアリールアルキル基、アルキル基が窒素原子、硫黄原子、酸素原子またはリン原子を含有している置換または非置換の炭素数１〜２０のヘテロアルキル基、窒素原子、硫黄原子、酸素原子またはリン原子中で選択された１つ、２つまたは３つのヘテロ原子を含む置換または非置換の炭素数１〜２０のヘテロサイクル基、置換または非置換の炭素数１〜２０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換の炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数３〜１５のシクロアルケニル基、置換または非置換の炭素数６〜１５のシクロアルケニル基、または置換または非置換の炭素数１〜２０のヘテロシクロアルキル基などの置換基に置換されることを意味する。

以下、本発明をより詳細に説明する。

色素増感太陽電池において太陽電池が駆動される初めの段階は、光エネルギーから光電荷を生成する過程である。通常、光電荷生成のために染料物質を用いるが、上記染料物質は伝導性透明基板を透過した光を吸収して励起される。

上記染料としては、金属複合体が幅広く使用されており、上記金属複合体中でもルテニウムのモノ、ビスまたはトリス（置換２、２’−ビピリジン）錯塩などが一般に用いられている。しかし、これらは金属複合体の基底状態で光によって励起された電子が再び底状態に落ちる速度が比較的に速くて効率が低い問題がある。このような問題を解決するために、共有結合を通して金属複合体に多様な電子伝達物質を導入する事例が多く報告されている。しかし、共有結合を通した電子伝達物質導入は、その過程が非常に複雑でわかり難いため、多様な電子伝達物質を導入し難い問題がある。

これに対して本発明では、シラン基含有化合物を染料として用いることによって、色素増感太陽電池の光電変換効率を改善できる。

より詳しくは、本発明の一例による色素増感太陽電池用染料は下記の化学式６の化合物を含む。

上記化学式６において、上記Ａ及びＢは、各々独立的に置換または非置換の芳香族炭化水素基、置換または非置換のヘテロ環基及びこれらの組み合わせで構成された群より選択される。

上記Ｃ及びＤは各々独立的に置換または非置換のアルキレン基、置換または非置換のシクロアルキレン基、置換または非置換のアルケニレン基、置換または非置換のアリーレン基、置換または非置換の２価のヘテロ環基（ｄｉｖａｌｅｎｔ ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ ｇｒｏｕｐ）及びこれらの組み合わせで構成された群より選択される。

上記Ｅは酸性作用基である。

上記Ｆ及びＧは、各々独立的にエーテル基、チオエーテル基、置換または非置換のアルキレン基、置換または非置換のシクロアルキレン基、置換または非置換のアルケニレン基、置換または非置換のアリーレン基、及び置換または非置換の２価のヘテロ環基で構成される群より選択され、

上記Ｆ’及びＧ'は、各々独立的に水素、ヒドロキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、カルボキシ基、スルホニル基、アルキル基、シクロアルキル基、ハロアルキル基、アルキルアミノ基、アルキルスルホニル基、アミノスルホニル基、アルキルチオ基、アルコキシ基、アルコキシスルホニル基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アリールオキシ基、アリールオキシカルボニル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、及びヘテロ環基で構成される群より選択され、

上記ｍ及びｎは０〜２０の整数である。

上記化学式６の化合物において、上記Ａ及びＢは、各々独立的に置換または非置換の炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基、置換または非置換のヘテロ環基及びこれらの組み合わせで構成された群より選択されることが望ましい。

上記芳香族炭化水素基の具体的な例としては、フェニル基（ｐｈｅｎｙｌ）、ナフチル基（ｎａｐｈｔｈｙｌ）、キシリル（ｘｙｌｙｌ）、アントリル基（ａｎｔｈｒｙｌ）、フェナントリル基（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｙｌ）、ナフタセニル基（ｎａｐｈｔｈａｃｅｎｙｌ）、ピレニル基（ｐｙｒｅｎｙｌ）、ビフェニルイル基（ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ）、タフェニル基（ｔｅｒｐｈｅｎｙｌｙｌ）、トリル（ｔｏｌｙｌ）、フルオレニル基（ｆｌｕｏｒｅｎｙｌ）、インデニル基（ｉｎｄｅｎｙｌ）、ペリルレニル（ｐｅｒｙｌｅｎｙｌ）などが挙げられる。

また、上記ヘテロ環基は、置換または非置換のヘテロサイクル基、置換または非置換のヘテロシクロアルキル基、及びこれらの組み合わせで構成された群より選択されうる。また、ヘテロサイクル基は、ヘテロシクロアルキル基以外にヘテロシクロアルケニル基などを含んでもよい。ヘテロ環基は、ヘテロシクロアルケニル基、ヘテロシクロアルキニル基をも含んでもよい。

上記ヘテロサイクル基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳの中で選択された１、２または３つのヘテロ原子を含み、残り環原子がＣの環原子数４〜２３のサイクリックラジカル（環状ラジカル）を意味する。また、上記用語は、環内ヘテロ原子が、例えば、Ｎ−オキシドまたは４級塩を形成するサイクリック芳香族ラジカルを意味する。代表的な例としては、チエニル、プリル、ベンゾチエニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル、キノリニル、キノキサリニル、イミダゾールリル（ｉｍｉｄａｚｏｌｙｌ ｇｒｏｕｐｓ）、プラニル（ｐｕｒａｎｙｌ ｇｒｏｕｐｓ）、ベンゾプラニル（ｂｅｎｚｏｐｕｒａｎｙｌ ｇｒｏｕｐｓ）、チアゾリル、イソキサゾールリル（ｉｓｏｘａｚｏｌｙｌ ｇｒｏｕｐｓ）、ベンズイソオキサゾールリル（ｂｅｎｚｉｓｏｘａｚｏｌｙｌ ｇｒｏｕｐｓ）、ベンズイミダゾールリル（ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｙｌ）、トリアゾリル、ピラゾールリル（ｐｙｒａｚｏｌｙｌ ｇｒｏｕｐｓ）、ピロリル、インドリル、ピリドニル、Ｎ−アルキル−２−ピリドニル、ピラジノニル（ｐｙｒａｚｉｎｏｎｙｌ ｇｒｏｕｐｓ）、ピリダジノニル、ピリミジノニル、オキサゾーロニル、及びこれらの相応するＮ−オキシド（例えば、ピリジルＮ−オキシド、キノリニルＮ−オキシド）、これらの４級塩などを含むがこれに限られない。

上記ヘテロシクロアルキル基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳの中で選択された１、２または３つのヘテロ原子を含み、残りの環原子がＣである環原子数４〜２３のサイクリックラジカルを意味する。つまり、上記シクロアルキル基の水素原子一部がアルキル基に置換されるが、ヘテロ原子を含むのを意味する。具体的な例としては、アジリディニル（ａｚｉｒｉｄｉｎｙｌ）、ピロリジニル（ｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｙｌ）、ピペリジニル（ｐｉｐｅｒｉｄｉｎｙｌ）、ピペラジニル（ｐｉｐｅｒａｚｉｎｙｌ）、モルホリニル（ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｙｌ）、チオモルホリニル（ｔｈｉｏｍｏｒｐｈｏｌｉｎｙｌ）、テトラハイドロフラニル（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎｙｌ）、テトラハイドロチオフラニル（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｔｈｉｏｆｕｒａｎｙｌ）、テトラハイドロピラニル（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｐｙｒａｎｙｌ）、ピラニル（ｐｙｒａｎｙｌ）などが挙げられる。
望ましくは、上記ヘテロ環基は、チアゾリル（ｔｈｉａｚｏｌｙｌ）、ベンゾチアゾリル（ｂｅｎｚｏｔｈｉａｚｏｌｙｌ）、ナフトチアゾリル（ｎａｐｈｔｏｔｈｉａｚｏｌｙｌ）、ベンゾオキザゾリル（ｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｙｌ）、ナフトオキサゾリル（ｎａｐｈｔｏｘａｚｏｌｙｌ）、イミダゾリル（ｉｍｉｄａｚｏｌｙｌ）、ベンゾイミダゾリル（ｂｅｎｚｏｉｍｉｄａｚｏｌｙｌ）、ナフトイミダゾリル（ｎａｐｈｔｏｉｍｉｄａｚｏｌｙｌ）、チアゾリル（ｔｈｉａｚｏｌｙｌ）、ピロリル（ｐｙｒｒｏｌｙｌ）、ピラジニル（ｐｙｒａｚｉｎｙｌ）、ピリジル（ｐｙｒｉｄｙｌ）、インドリル（ｉｎｄｏｌｙｌ）、イソインドリル（ｉｓｏｉｎｄｏｌｙｌ）、フリル（ｆｕｒｙｌ）、ベンゾフリル（ｂｅｎｚｏｆｕｒｙｌ）、イソベンゾフリル（ｉｓｏｂｅｎｚｏｆｕｒｙｌ）、キノリル（ｑｕｉｎｏｌｙｌ）、イソキノリル（ｉｓｏｑｕｉｎｏｌｙｌ）、キノキサリニル（ｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｙｌ）、カルバゾリル（ｃａｒｂａｚｏｌｙｌ）、フェナントリジニル（ｐｈｅｎａｎｔｒｉｄｉｎｙｌ）、アクリジニル（ａｃｒｉｄｉｎｙｌ）、フェナントロリン−イル（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ−ｙｌ）、フェナジニル（ｐｈｅｎａｚｉｎｙｌ）、フェノチアジニル（ｐｈｅｎｏｔｈｉａｚｉｎｙｌ）、フェノキサジニル（ｐｈｅｎｏｘａｚｉｎｙｌ）、オキサゾリル（ｏｘａｚｏｌｙｌ）、オキサジアゾリル（ｏｘａｄｉａｚｏｌｙｌ）、フラザニル（ｆｕｒａｚａｎｙｌ）、チエニル（ｔｈｉｅｎｙｌ）などが挙げられる。

また上記Ｃ及びＤは、各々独立的に置換または非置換の炭素数２〜２０のアルキレン基、置換または非置換の炭素数３〜１８のシクロアルキレン基、置換または非置換の炭素数２〜２０のアルケニレン基、置換または非置換の炭素数６〜３０のアリーレン基、酸素、硫黄、窒素及びこれらの組み合わせで構成された群より選択される元素を含む置換または非置換の２価のヘテロ環基（ｄｉｖａｌｅｎｔ ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ ｇｒｏｕｐ）及びこれらの組み合わせで構成された群より選択されることが望ましい。

具体的には、シクロプロピレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、２−ブテニレン基、ｐ−フェニレン基、ナフチレン基、２、３−テトラゾール−ジイル基、１、３−トリアゾール−ジイル基、１、５−ベンズイミダゾール−ジイル基、２、５−ベンゾチアゾール−ジイル基、２、５−ピリミジン−ジイル基、３−フェニル２、５−テトラゾール−ジイル基、２、５−ピリジン−ジイル基、２、４−フラン−ジイル基、１、３−ピペリジン−ジイル基、２、４−モルフォリン−ジイル基、１、２−チオフェン−ジイル基、１、４−チオフェン−ジイル基などが挙げられる。

上記Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、各々独立的に水素またはヒドロキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、カルボキシ基、スルホニル基、アルキル基、シクロアルキル基、ハロアルキル基、アルキルアミノ基、アルキルスルホニル基、アルキルチオ基、アミノスルホニル基、アルコキシ基、アルコキシスルホニル基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アリールオキシ基、アリールオキシカルボニル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、及びヘテロ環基で構成される群より選択される置換基を含むこともできる。

より詳しくは、上記置換基において、上記アミノ基は−ＮＸ_１Ｘ_２に表示される作用基で、上記Ｘ_１及びＸ_２は、水素、またはヒドロキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、カルボキシ基、スルホニル基、アルキル基、シクロアルキル基、ハロアルキル基、アルキルアミノ基、アルキルスルホニル基、アルキルチオ基、アミノスルホニル基、アルコキシ基、アルコキシスルホニル基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アリールオキシ基、アリールオキシカルボニル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、及びヘテロ環基で構成される群より選択される置換基を意味する。

具体的な例としては、Ｎ−メチルアミノ基、Ｎ−エチルアミノ基、Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノ基、Ｎ、Ｎ−ジイソプロピルアミノ基、Ｎ、Ｎ−ジブチルアミノ基、Ｎ−ベンジルアミノ基、Ｎ、Ｎ−ジベンジルアミノ基、Ｎ−フェニルアミノ基、Ｎ−フェニル−Ｎ−メチルアミノ基、Ｎ、Ｎ−ジフェニルアミノ基、Ｎ、Ｎ−ビス（ｍ−トリル）アミノ基、Ｎ、Ｎ−ビス（ｐ−トリル）アミノ基、Ｎ、Ｎ−ビス（ｐ−フェニルイル）アミノ基、ビス[４−４−メチル）ビフェニル]アミノ基、Ｎ−Ｎ−ビフェニルＮ−フェニルアミノ基、Ｎ−α−ナフチル−Ｎ−フェニルアミノ基、Ｎ−β−ナフチル−Ｎ−フェニルアミノ基、Ｎ−フェナントリルＮ−フェニルアミノ基、アセチルアミノ基などが挙げられる。

上記アシル基は−ＯＣＲに表示される作用基を、上記Ｒは本発明で定義するアルキル基を意味する。具体的な例としては、アセチル基、フェノキシカルボニル基、メトキシカルボニル基などが挙げられる。

上記アシルオキシ基は、−ＯＣＯＲに表示される作用基を、上記Ｒは下記で定義するアルキル基を意味する。具体的な例としては、アセチルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、オクタデカノイロクシ、シクロヘキシルカルボニルオキシ、フェニルカルバモイルオキシなどが挙げられる。

上記アルキル基は、炭素数１〜２０の置換または非置換のアルキル基で構成される群より選択されることが望ましく、より望ましくは炭素数１〜１２の置換または非置換のアルキル基で構成される群より選択される。さらに望ましくは、上記アルキル基はメチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロフィル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、ｉｓｏ−アミル、またはヘキシルなどを含む炭素数１〜６の低級アルキル基であり、最も望ましくは炭素数１〜３の低級アルキル基である。

上記シクロアルキル基は、炭素数３〜２０の環状アルキル基に、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチルなどが挙げられる。

上記ハロアルキル基は、ハロゲン原子に置換されたアルキル基を意味し、上記アルキル基は上記で説明したのと同様である。

上記アルキルスルホニル基は、Ｒ−ＳＯ_２−で示され、上記アルキル（Ｒ）に対する定義は上記と同じである。上記アルキルスルホニル基は、炭素数１〜１２の置換または非置換のアルキル基を含み、具体的な例としては、メチルスルホニル、オクチルスルホニル、エチルヘキシルスルホニルなどが挙げられる。

上記アルキルチオ基は、Ｒ−Ｓ−を意味し、上記アルキル（Ｒ）に対する定義は上記と同じである。より望ましくは、上記アルキルチオ基は炭素数１〜１２の置換または非置換のアルキル基を含む。

上記アルコキシ基は、炭素数１〜２０のアルキル基を有する酸素−含有置換または非置換の作用基で構成される群より選択され、より望ましくはメトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシまたはｔ−ブトキシなどを含む炭素数１〜６の低級アルコキシ基である。また、上記アルコキシ基はフッ素、クロロまたはブロモのような一つ以上のハロゲン原子に置換されたハロアルコキシ基を含む。より望ましくは、フルオロメトキシ、クロロメトキシ、トリフルオロメトキシ、トリフルオロエトキシ、フルオロエトキシまたはフルオロプロポキシのような炭素数１〜３のハロアルコキシラジカルである。

上記アルコキシスルホニル基は、アルコキシ基を有するスルホニル基であり、この時アルコキシは上記の定義と同じである。具体的な例としては、メトクシスルホニル、フェノキシスルホニルなどが挙げられる。
上記アルコキシカルボニル基は、−ＣＯＯＸに示され、上記Ｘは水素、またはハロゲン、アルキル基、アシル基などの置換基を意味する。

上記アリール基は、単独または組み合わせて用いることができ、フェニル基、ナフチル基、テトラハイドロナフチル基、インドリル基またはビフェニル基のように一つ以上の環を含む炭素数６〜３０の炭素環芳香族化合物（ｃａｒｂｏｃｙｃｌｉｃ ａｒｏｍａｔｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）であるのが望ましく、上記複数の環はペンダント方法で一緒に付着されたりまたは融合される。より望ましくは、上記アリール基はフェニル基である。また上記アリール基はヒドロキシ、ハロゲン、ハロアルキル、ニトロ、シアノ、アルコキシ、炭素数１〜６の低級アルキルアミノ、及びこれらの組み合わせで構成された群より選択される１〜３つの置換基を有するのがより望ましい。

上記アリールオキシ基は、アリールＯ−を意味し、ここでアリールは上記の定義と同じである。

上記アルケニル基は、アルキル基の中間または末端部に炭素間二重結合を含んでいる作用基として、炭素数２〜２０のアルケニル基を意味する。具体的な例としては、ビニル基、アリール基（ａｌｌｙｌ）、１−ブテニル基、１、３−ブタジエニル基、１−メチルビニル基、スチリル基などが挙げられる。

上記アルキニル基は、アルキル基の中間または一番端部に炭素と炭素間に三重結合を含んでいる作用基として、炭素数２〜２０のアルキニル基を意味する。具体的な例としては、エチニル基などが挙げられる。

上記アラルキル基（ａｒａｌｋｙｌ）としては、ベンジル、１−フェニルエチル、２−フェニルエチル、フェニルイソプロフィル、メチルベンジル、１−α−ナフチルエチル、アミノベンジル、ヒドロキシベンジル、クロロベンジル、シアノベンジル、ナフチルイソプロフィルなどが挙げられる。

上記ヘテロ環基は上記の説明と同一である。

上記化学式７において、Ｅは酸性作用基である。

具体的に上記Ｅは、カルボキシ基、亜リン酸基、スルホン酸基、ホスフィン酸基、ヒドロキシ基、オキシカルボキシ酸、酸アミド、ホウ酸基、スクアリン酸基及びこれらの組み合わせで構成された群より選択される置換基が望ましく、より望ましくはカルボキシ基である。

また、Ｆ及びＧは、各々独立的にエーテル基、チオエーテル基、置換または非置換の炭素数１〜２０のアルキレン基、置換または非置換の炭素数３〜１８のシクロアルキレン基、炭素数２〜２０のアルケニレン基、置換または非置換の炭素数６〜３０のアリーレン基、及び酸素、硫黄、窒素及びこれらの組み合わせで構成された群より選択される元素を含む置換または非置換の２価のヘテロ環基で構成される群より選択される。

上記Ｆ'及びＧ'は、各々独立的に水素、ヒドロキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、炭素数１〜２０のアルキルアミノ基、炭素数１〜２０のアミノスルホニル基、カルボキシ基、スルホニル基、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数３〜２０のシクロアルキル基、炭素数１〜２０のハロアルキル基、炭素数１〜２０のアルキルスルホニル基、炭素数１〜２０のアルキルチオ基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数１〜２０のアルコキシスルホニル基、炭素数１〜２０のアルコキシカルボニル基、炭素数６〜３０のアリール基、炭素数６〜３０のアリールオキシ基、炭素数６〜３０のアリールオキシカルボニル基、炭素数２〜２０のアルケニル基、炭素数２〜２０のアルキニル基、炭素数６〜３０のアラルキル基、及び酸素、硫黄、窒素及びこれらの組み合わせで構成された群より選択される元素を含むヘテロ環基で構成される群より選択されることが望ましい。

より望ましくは、上記化学式６において、上記Ａ及びＢは各々独立的に置換または非置換の芳香族炭化水素基、置換または非置換のヘテロ環基及びこれらの組み合わせで構成された群より選択され、この時、上記Ａ及びＢのうちの少なくとも一つはフルオレニル基であり、上記Ｃは下記の化学式７に示される。

上記Ｄは下記の化学式８に示される。

上記Ｒ_１、Ｒ_２及びＲ_３は、各々独立的に水素、ヒドロキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、カルボキシ基、スルホニル基、アルキル基、シクロアルキル基、ハロアルキル基、アルキルアミノ基、アルキルスルホニル基、アルキルチオ基、アミノスルホニル基、アルコキシ基、アルコキシスルホニル基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アリールオキシ基、アリールオキシカルボニル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、及びヘテロ環基で構成される群より選択され、上記ｏは０〜６の整数であり、ｐは０〜３の整数であり、ｑは０または１であり、ｘ及びｙは各々１または２であることであり、上記Ｅはカルボキシ基であり、上記ＹはＯ、Ｓ、及びＮＲ’（Ｒ’は水素またはアルキル基である）で構成される群より選択される。

最も望ましくは、上記染料は下記の化学式９の構造を有する化合物、その誘導体及びそれらの組み合わせで構成された群より選択されたものを含むことができる。

上記色素増感太陽電池用染料は、上記化学式９に表示されるアニリン構造と酸基の間の連結基にシラン基を導入することによって、太陽電池用光吸収層などに適用されて光電変換効率を改善させる。

このような構造を有する染料は、ジアルキルジハロシランをブチルリチウムのようなアルキルリチウムを用いてリチウム化反応（Ｌｉｔｈｉａｔｉｏｎ）する段階、塩除去反応（Ｓａｌｔ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ）またはマグネシウムを用いるグリニャール反応（ｇｒｉｇｎａｒｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ）を通したシラン基の導入段階を含む製造方法によって、製造できる。上記リチウム化反応、塩除去反応及びグリニャール反応は、当該技術分野で広く知られたことであるため、本明細書でその詳細な説明は省略する。

上記、色素増感太陽電池用染料は染料以外の色素であってもよい。

本発明はまた、上記染料を含む色素増感太陽電池を提供する。

より詳しくは、上記色素増感太陽電池は、伝導性透明基板を含む第１電極、上記第１電極のある一面に形成された光吸収層、上記光吸収層が形成された第１電極に対向配置される第２電極、及び上記第１電極と第２電極間に位置する電解質を含み、上記光吸収層は半導体微粒子及び上記染料を含む。

図１は本発明の第一実施例による色素増感太陽電池の構造を概略的に示した断面図である。

図１を参照して詳しく説明すると、色素増感太陽電池１０は二つの透明板状電極（第１電極１１及び第２電極１４）が互いに面接合されたサンドイッチ構造である。上記透明板状電極の中、いずれか一つの透明電極である第１電極１１はその相対電極である第２電極１４と対向する一面に光吸収層１２が形成され、上記光吸収層１２には半導体微粒子と上記半導体微粒子に吸着され、可視光吸収に電子が励起される光感応染料が含まれている。また、この二つの電極の間の空間は酸化還元用電解質を含む電解質層１３に満たされている。

従って、色素増感太陽電池１０内に太陽光が入射されると、光量子はまず光吸収層１２内の染料分子に吸収され、そのために染料分子は基底状態から励起状態に電子移転して、電子−孔対を形成し、励起状態の電子は金属酸化物粒子界面の電導帯（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ）に注入され、注入された電子は界面を通して第１電極１１に伝達され、以降外部回路を通して、対向電極の第２電極１４に移動する。一方、電子遷移の結果、酸化された染料は電解質１３内の酸化−還元対のイオンによって還元され、酸化された上記イオンは電荷中性（ｃｈａｒｇｅ ｎｅｕｔｒａｌｉｔｙ）になるため第２電極１４の界面に到達した電子と還元反応をすることにより上記色素増感太陽電池１０が作動するようになる。

上記第１電極（ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ、半導体電極）１１は、透明基板及び上記透明基板上に形成される導電層を含む。

上記透明基板としては、外部光が入射できるように透明性を有する物質であれば特に限定されることなく用いられる。従って、上記透明基板は、ガラスまたはプラスチックで構成できる。上記プラスチックの具体的な例としては、ポルエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ｐｏｌｙ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙ ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰ）、ポリイミド（ｐｏｌｙ ｉｍｉｄｅ、ＰＩ）、トリアセチルセルロース（ｔｒｉ ａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ、ＴＡＣ）、またはこれらの共重合体などが挙げられるが、これらに限定されることはない。

また上記透明基板は、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｇａ及びＡｌで構成される群より選択された物質でドーピングできる。

上記透明基板上には導電層が位置する。

上記導電層は、インジウムスズ酸化物（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ:ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ｆｌｕｏｒｉｎｅ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ:ＦＴＯ）、ＺｎＯ−（Ｇａ_２Ｏ_３またはＡｌ_２Ｏ_３）、スズ系酸化物、酸化インジウムスズ（ａｎｔｉｍｏｎｙ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ、ＡＴＯ）、酸化亜鉛（ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、及びこれらの混合 物で構成される群より選択される伝導性金属酸化物を含み、より望ましくは伝導性、透明 性及び耐熱性に優れたＳｎＯ_２または費用面で廉価のＩＴＯが含まれる。

上記導電層は、上記伝導性金属酸化物の単一膜または多層膜で構成できる。

このような第１電極１１の上には、半導体微粒子及び本発明の一つの具現例による染料を含む光吸収層１２が形成される。この時、上記半導体微粒子は多孔性膜の形態に光吸収層１２内に含まれながら、上記染料は多孔性膜表面に吸着して含まれる。

上記多孔性膜は、非常に微細で均一なナノ多孔性（ｎａｎｏｐｏｒｏｕｓ）で、非常に微細で均一な平均粒子直径を有する半導体微粒子を含む。

上記半導体微粒子としては、シリコンで代表される単体半導体以外に、化合物半導体またはペロブスカイト構造を有する化合物などが用いられる。

上記半導体としては、光励起下で電導対電子がキャリアとなってアノード電流を提供するｎ型半導体であるのが望ましく、上記化合物半導体としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｙｒ、Ｌａ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｙ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｇａ、Ｉｎ、及びＴｉＳｒで構成される群より選択される金属の酸化物を用いられる。望ましくは、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、ＷＯ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＳｒＯ_３またはこれらの混合物を挙げられ、より望ましくはアナターゼ形のＴｉＯ_２を用いられる。上記半導体の種類はこれらに限定されるのではなく、これらを単独または２種類以上混合して使用できる。

また上記半導体微粒子は、表面に吸着した染料がより多い光を吸収できるように表面積を大きくするのが望ましい。そのために上記半導体微粒子は５０ｎｍ以下の平均粒子直径を有するのが望ましく、より望ましくは１５〜２５ｎｍの平均粒子直径を有する。粒子直径が５０ｎｍを超過すると、表面積が小さくなって触媒効率が低下する恐れがあるため望ましくない。

上記多孔性膜は通常の多孔性膜製造方法によって製造でき、より望ましくは熱処理が不要で、処理時の条件を適切に調節することによって多孔性膜の密度を調節できるメカニカルネッキング処理によって製造されるのがよい。

上記多孔性膜の表面には外部光を吸収して、励起電子を生成する染料が吸着される。

上記染料は上記の説明と同一である。

上記光吸収層はまた、太陽電池の光電効率を向上させるために上記染料と一緒に下記の化学式１０の構造を有する化合物で構成される群より選択される添加剤をさらに含むことができる。

（上記化学式１０において、上記Ｚはアルキル基、シクロアルキル基、ハロアルキル基、アルキルスルホニル基、アルキルチオ基、アルコキシ基、アルコキシスルホニル基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アリールオキシ基、アルケニル基、アルキニル、アラルキル基、及びヘテロ環基で構成される群より選択される。）
望ましくは、ヒドロキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アシルオキシ基、カルボキシ基、スルホニル基、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数３〜２０のシクロアルキル基、炭素数１〜２０のハロアルキル基、炭素数１〜２０のアルキルスルホニル基、炭素数１〜２０のアルキルチオ基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数１〜２０のアルコキシスルホニル基、炭素数１〜２０のアルコキシカルボニル基、炭素数６〜３０のアリール基、炭素数６〜３０のアリールオキシ基、炭素数２〜２０のアルケニル基、炭素数６〜３０のアラルキル基、及び酸素、硫黄、窒素及びこれらの組み合わせで構成された群より選択される元素を含むヘテロ環基で構成される群より選択されることが望ましい。

より望ましくは、上記添加剤は下記の化学式１１の構造を有するデオキシコール酸である。

上記添加剤は、染料１００質量部に対して１００〜３０００質量部で含まれるのが望ましく、より望ましくは１００〜２０００質量部で含まれる。添加剤の含有量が１００質量部未満の場合、染料が固まる現象が起こって望ましくなく、３０００質量部を超える場合、染料吸着量が低下されて望ましくない。

このような構成を有する光吸収層は、０μｍを超えて、２５μｍ以下、望ましくは１〜２５μｍの厚さ、より望ましくは５〜２５μｍの厚さを有することである。光吸収層の厚さが２５μｍを超える場合、構造上の理由から直列抵抗が大きくなり、その結果、透明電極までの電子伝達効率が落ちて、変換効率が低下する恐れがあって望ましくない。したがって、光吸収層の膜の厚さを２５μｍ以下にすることにより、その機能を維持しながら、直列抵抗を低く維持して、変換効率の低下を防止できるようになる。膜の厚さは、マイクロメータもしくはＳＥＭ観察によって測定されうる。

上記光吸収層１２が形成された第１電極１１に対向して、第２電極（ｃｏｕｎｔｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ、相対電極）１４が形成される。上記第２電極１４は透明基板と、上記第１電極１１と対向配置されるように上記透明基板上に形成される透明電極及び触媒電極（図示せず）を含む。

上記透明基板は、第１電極と同様にガラスまたはプラスチックで構成できる。上記プラスチックの具体的な例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポルエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリイミド、トリアセチルセルロースなどが挙げられるが、これらに限定されることはない。

上記透明基板上には透明電極が形成され、上記透明電極はインジウムスズ酸化物、フッ素ドープ酸化スズ、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化スズ、ＺｎＯ−Ｇａ_２Ｏ_３、ＺｎＯ−Ａｌ_２Ｏ_３等の透明物質で構成できる。この時、透明電極は、上記透明物質の単一膜または多層膜で構成できる。

また上記透明電極上には触媒電極が形成される。上記触媒電極は酸化−還元対（ｒｅｄｏｘ ｃｏｕｐｌｅ）を活性化させる役割を果たし、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、炭素（Ｃ）、ＷＯ_３、ＴｉＯ_２及び伝導性高分子などの伝導性物質を含む。

また酸化還元の触媒効果を向上させる目的で第１電極と対向している触媒電極側は微細構造を有して表面積を増加させられるのが望ましい。例えば、ＰｔまたはＡｕの場合には、ブラック状態（本発明での「ブラック状態」とは担持されていない状態を意味する）であり、カーボンの場合には、多孔質状態であることが望ましい。特に白金黒状態は白金の陽極酸化法、塩化白金酸処理などによって、また多孔質状態のカーボンは、カーボン微粒子の焼結や有機ポリマの焼成などの方法によって形成できる。

上記第２電極１４は、第２電極を貫く孔（図示せず）を含んでいる。

上記孔は以降第１電極１１と第２電極１４の接着時に余剰の電解質１３を排出させる役割を果たす。このように孔を通して余剰の電解質を排出させることによって、太陽電池内部に気孔が発生せずに電解質を均等に詰めることができる。

上記電解質層１３は、電解液で構成される。上記電解液はイオダイド（ｉｏｄｉｄｅ）／トリオダイド（ｔｒｉｏｄｉｄｅ）対であり、酸化、還元によって相対電極から電子を受けて染料に伝達する役割を果たし、この時開放回路電圧は染料のエネルギー準位と電解質の酸化は、還元準位の差によって決定される。

上記電解液は、第１電極及び第２電極間に電解質が均一に分散しており、また光吸収層に浸潤されることもありうる。

上記電解液としては、例えば、ヨードをアセトニトリルに溶解した溶液などを使えるがこれに限定されるのではなくて、孔電導機能があれば制限なしに用いられる。

前述のような構造を有する本発明の一実施形態による色素増感太陽電池は、伝導性透明基板を用いて第１電極を製造する段階と、上記第１電極の一面に半導体微粒子及び染料を含む光吸収層を形成する段階と、第２電極を製造する段階と、上記光吸収層が形成された第１電極と第２電極が互いに向き合うように第１電極及び第２電極を配置させた後に第１電極と第２電極間に電解質を埋立して密封する段階と、を含む製造方法によって製造できる。

前述した構造を有する太陽電池の製造方法は、当該分野に公知されて、当該分野の者は十分に理解できる内容であるため、本明細書で詳細な説明は省略する。ただし、本発明の主要特徴の光吸収層の形成工程についてだけ詳しく説明する。

まず、伝導性透明基板を第１電極とする。

次に、半導体微粒子を含むペーストを上記伝導性透明基板の一面にコーティングして熱処理して、多孔質膜の形態に半導体微粒子層を形成できる。

この時、コーティング法により要求されるペーストの物性も少しずつ変わるが、一般にドクターブレードまたはスクリーン印刷などの方法によってペーストをコーティングすることもでき、透明膜形成のためにはスピンコーティングまたはスプレー方法を用いることもできる。この他にも一般的な湿式コーティング方法を適用できる。熱処理はバインダーを添加した場合４００〜６００℃で３０分程度実施するのが望ましく、バインダーを添加しない場合には２００℃以下の温度で実施できる。

また、多孔質膜の多孔性を維持するための目的で多孔質膜に高分子を添加して熱処理（４００〜６００℃）すると、多孔性が一層高められる。この時、高分子では熱処理後に有機物が残存しないものを用いるのが望ましい。具体的には、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、またはポリビニルピリドン（ＰＶＰ）等を用いられる。この中で、塗布法を含む塗布条件を考慮して、適した分子量を有するのを適切に選択して用いる。このような高分子を添加すると、多孔性向上の他にも分散性向上、粘土増加に成膜性及び基盤との付置力も向上される。

上記製造された半導体微粒子層に染料を含む分散液を噴射、塗布または浸漬して、半導体微粒子に染料を吸着することによって染料層を形成できる。上記分散液は、染料と一緒に太陽電池の光電効率を上げられる添加剤をもっと含むことができる。上記添加剤は上記の説明したことと同様である。上記添加剤は最終製造された太陽電池の光吸収層内に染料１００質量部に対して１００〜３０００質量部で含まれるように、分散液中に０.３〜６０ｍＭの濃度に含まれるのが望ましく、より望ましくは５〜４０ｍＭの濃度で含まれる。分散液中の添加剤含有量が０．３ｍＭ未満の場合、染料が固まる現象が起こって望ましくなく、６０ｍＭを超える場合、染料吸着量が低下して望ましくない。

染料の吸着は、染料を含む分散液に半導体微粒子層が形成された第１電極を浸漬させた後１２時間程度経過すれば自然に吸着される。上記染料は上記の説明したことと同一である。また、上記染料を分散させる溶媒としては特に限定されるのではないが、アセトナニトリル、ジクロロメタン、またはアルコール系溶媒などを用いられる。

また、上記染料を含む分散液は、長い波長の可視光吸収を改善して、効率を向上させるために多様なカラーの有機色素をさらに含むことができる。この時、有機色素としては、クマリン（Ｃｕｍａｒｉｎｅ）、またはポルフィリン（ｐｏｒｐｈｙｒｉｎ）の一種のフェオフォーバイドａ（ｐｈｅｏｐｈｏｒｂｉｄｅ ａ）等を用いることができる。

上記染料層形成後、溶媒洗浄などの方法で吸着しない染料を洗浄することによって光吸収層を製造できる。

別途の伝導性透明基板上に電解メッキ、またはスパッタリング、電子ビーム蒸着などの物理気相蒸着法（ＰＶＤ）を利用して、導電性物質を含む導電層を形成して、第２電極を準備する。

上記光吸収層と第２電極が互いに対向するように第１電極及び第２電極を配置させた後、光吸収層と第２電極間に電解質を埋込して密封して、本発明の一実施例による色素増感太陽電池を製造する。

上記第１電極及び第２電極は接着剤を使って面接合できる。接着剤では熱可塑性高分子フィルムを用いることができ、一例に商品名ｓｕｒｌｙｎ（登録商標）（デュポン社製）を用いることができる。このような熱可塑性高分子フィルムを二つの電極の間に位置させた後に加熱プレスして密閉させる。接着剤の他の種類としてエポキシ樹脂または紫外線（ＵＶ）硬化剤を用いることができ、この場合、熱処理またはＵＶ処理後に硬化することもできる。

以下、本発明の望ましい実施例及び比較例を記載する。しかし、下記の実施例は本発明の望ましい一実施例だけであり、本発明が下記の実施例に限定されるのではない。

（製造例１）：染料の製造
下記のような反応式１に示された段階に沿って実施して（Ｅ）−３−（５−（（５−（４−（ビス（９、９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）アミノ）フェニル）チオフェン−２−イル）ジメチルシリル）チオフェン−２−イル）−２−シアノ酢酸を製造した。

（ステップ１）：ジメチルジチオフェン−２−イルシラン（１）の製造
チオフェン（８．４ｇ、１００ｍｍｏｌ）をジエチルエーテル（１００ｍｌ）に溶解した後−７８℃で冷却した。冷却された溶液にノルマルブチルリチウム（６２．５ｍｌ、１．６Ｍヘキサン溶液、１００ｍｍｏｌ）をゆっくり添加し、一時間後ジクロロジメチルシラン（６．４ｇ、５０ｍｍｏｌ）をさらに添加して、混合溶液を製造した。製造された混合溶液を４時間以上常温で攪拌させた後、水とジエチルエーテルで分離して、表題化合物１を得た（収率６５％）。

（ステップ２）：５−（ジメチル（チオフェン−２−イル）シリル）チオフェン−２−カルバルデヒド（２）の製造

上記ステップ１で製造されたジメチルジチオフェン−２−イルシラン（１０ｇ、４０ｍｍｏｌ）（１）をジエチルエーテル（１００ｍｌ）に溶解して、製造した溶液を−７８℃に冷却した。冷却された上記溶液にノルマルブチルリチウム（２５ｍｌ、１．６Ｍヘキサン溶液、４０ｍｍｏｌ）をゆっくり添加し、一時間後ジメチルフォルムアミド（３．６ｇ、５０ｍｍｏｌ）をさらに添加して、混合溶液を製造した。製造された混合溶液を４時間以上常温で攪拌した後、水とジエチルエーテルを利用して抽出した。結果に得られた抽出物をクロマトグラフィー（展開剤:ジクロルメタン:ヘキサン=３:１）で分離して、表題化合物２を収得した（収率８２％）。

（ステップ３）：（５−（５、５−ジメチル−１、３−ジオキサン−２−イル）チオフェン−２−イル）ジメチル（チオフェン−２−イル）シラン（３）の製造

上記ステップ２で製造された５−（ジメチル（チオフェン−２−イル）シリル）チオフェン−２−カルバルデヒド（３．３８ｇ、１０ｍｍｏｌ）（２）をネオペンチルグリコール（１．２５ｇ、１２ｍｍｏｌ）及びパラトルエンスルホン酸（０．０２ｇ）と混合した混合物をベンゼン（５０ｍｌ）中に溶解した後３時間還流攪拌して、混合溶液を製造した。製造された混合溶液を重炭酸ナトリウム（５％ｗ／ｖ、５０ｍｌ）を利用して抽出し、分離された有機層を乾燥した後クロマトグラフィー（展開剤:ジクロロメタン:ヘキサン=３:１）に分離して、表題化合物３を収得した（収率８５％）。

（ステップ４）：（５−（５、５−ジメチル−１、３−ジオキサン−２−イル）チオフェン−２−イル）ジメチル（５−（トリメチルスタニル）チオフェン−２−イル）シラン（４）の製造

上記ステップ３で製造した（５−（５、５−ジメチル−１、３−ジオキサン−２−イル）チオフェン−２−イル）ジメチル（チオフェン−２−イル）シラン（０．５０ｇ、１ｍｍｏｌ）（３）をジエチルエーテル（２５ｍｌ）に溶解して、製造した溶液を−７８℃で冷却した。冷却された溶液にノルマルブチルリチウム（０．６２ｍｌ、１．６Ｍヘキサン溶液、１ｍｍｏｌ）をゆっくり添加して一時間後トリメチルクロロスタナン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｃｈｌｏｒｏｓｔａｎｎａｎｅ、１ｍｌ、１．０Ｍ 、１ｍｍｏｌのテトラハイドロフラン溶媒下）をさらに添加して、混合溶液を製造した。製造された混合溶液を４時間以上常温で攪拌した後ジエチルエーテルを利用して抽出した。結果に得られた抽出物を乾燥して、表題化合物４を収得した（収率７６％）。

（ステップ５）：Ｎ−（４−（５−（（５−５、５−ジメチル−１、３−ジオキサン−２−イル）チオフェン−２−イル）ジメチルシリル）チオフェン−２−イル）フェニル）−Ｎ−（９、９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−９、９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（５）の製造

上記ステップ４で製造された化合物（０．５０ｇ、１ｍｍｏｌ）をＮ−（４−ブロモフェニル）−Ｎ−９、９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−（９、９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（０．５５ｇ、１ｍｍｏｌ）（４）及びＰｄ（ＰＰｈ_３）_４（３３ｍｇ、０．０３ｍｍｏｌ）と共にトルエン（２５ｍｌ）に溶解した後還流攪拌して、混合溶液を製造した。１２時間後製造された混合溶液を常温にまで冷やした後、水と少量のトルエンを利用して、有機物を抽出した。抽出された有機物を分離、乾燥した後クロマトグラフィー（展開剤:ジクロロメタン:ヘキサン=２:１）に分離して純粋な表題化合物（５）を得た（収率６３％）。

（ステップ６）：５−（（５−（４−（ビス（９、９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）アミノ）フェニル）チオフェン−２−イル）ジメチルシリル）チオフェン−２−カルバルデヒド（６）の製造
上記ステップ５で製造された化合物（０．５１ｇ、０．７ｍｍｏｌ）（５）をテトラハイドロフラン（２０ｍｌ）、トリフルオロ酢酸（２ｍｌ）及び水（３ｍｌ）の混合物に添加した後、常温で３時間以上攪拌して、混合溶液を製造した。製造された混合溶液を水とジエチルエーテルを利用して、抽出した後得られた抽出物を乾燥して、クロマトグラフィー（展開剤:ジクロロメタン:ヘキサン=２:１）に分離して、純粋な表題化合物６を得た（収率８１％）。

（ステップ７）：（Ｅ）−３−（５−（（５−（４−（ビス（９、９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）アミノ）フェニル）チオフェン−２−イル）ジメチルシリル）チオフェン−２−イル）−２−シアノ酢酸（７）の製造
上記ステップ６で製造された化合物（０．１５ｇ、０．２ｍｍｏｌ）をシアノ酢酸３４ｍｇ、０．４ｍｍｏｌ）（６）、ピペリジン（１８μｇ、０．２ｍｍｏｌ）、クロロフォルム（３０ｍｌ）及びアセトニトリル（１０ｍｌ）と混合して、製造した混合溶液を１２時間加熱して、すべての溶媒を除去した。結果に得られた建造物をジクロロメタンで溶解させて、水に洗浄した後ジクロロメタン有機溶媒だけ抽出、乾燥した後クロマトグラフィー（展開剤:ジクロロメタン:メタノール=９:１）に分離して、純粋な表題化合物７を製造した（収率５７％）。

（実施例１）：色素増感太陽電池の製造
インジウムドーピングされたスズ酸化物透明伝導体の上に粒径５〜１５ｎｍ程度大きさの酸化チタン分散液をドクターブレード法を利用して、１ｃｍ^２面積に塗布し、４５０℃で３０分間熱処理焼成工程を通して、１８μｍ厚さの多孔性酸化チタン厚膜を製作した。その後８０℃で試片を維持した後上記製造例１で製造された下記の化学式１２の構造を有する化合物をエタノールに溶解した０．３ｍＭ染料分散液に１０ｍＭ濃度にデオキシコール酸を添加した後浸漬して、染料吸着処理を１２時間以上実施した。以降染料吸着した多孔性酸化チタン厚膜をエタノールを利用して、洗浄して常温乾燥して、光吸収層が形成された第１電極を製造した。

第２電極にはインジウムドーピングされた酸化錫透明伝導体の上にスパッタを利用して、約２００ｎｍ厚さにＰｔ層を蒸着した。電解液注入のために０．７５ｍｍ直径のドリルを利用して、微細孔を作って、第２電極を製作した。
６０μｍ厚さの熱可塑性高分子フィルムを第１電極と第２電極間において１００℃で９秒圧着させることによって二つの電極を接合させた。第２電極に形成された微細孔を通して、酸化還元電解質を注入させて、カバーグラスと熱可塑性高分子フィルムを利用して、微細孔を密封することによって色素増感太陽電池を製作した。この時利用された酸化−還元電解質は、０．６２Ｍの１、２−ジメチル−３−ヘキシルイミダゾリウムイオダイド（１、２−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−３−ｈｅｘｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ ｉｏｄｉｄｅ）、０．５Ｍの２−アミノピリミジン（２−ａｍｉｎｏｐｙｒｉｍｉｄｉｎｅ）、０．１ＭのＬｉＩと０．０５ＭのＩ_２をアセトニトリル（ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ）溶媒に溶解したのを用いた。

（実施例２）：色素増感太陽電池の製造
上記実施例１において、デオキシコール酸を添加しない染料分散液を使うことを除いては上記実施例１と同様な方法で実施して、色素増感太陽電池を製造した。

（比較例１）：色素増感太陽電池の製造
インジウムドーピングされた酸化スズ透明伝導体の上に粒径５〜１５ｎｍ程度の大きさの酸化チタン分散液をドクターブレード法を利用して、１ｃｍ^２面積に塗布し、４５０℃で３０分間熱処理焼成工程を通して、１８μｍ厚さの多孔性酸化チタン厚膜を製作した。その後８０℃で試片を維持した後下記の化学式１３の構造を有する化合物（日本ＡＩＳＴ、ＮＫＸ−２５５３、Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．２００３、２５２．Ａｒａｋａｗａ ｅｔ．ａｌ．、Ｊａｐａｎ）をエタノールに溶解した０．３ｍＭ染料分散液に浸漬して、染料吸着処理を１２時間以上実施した。以降染料吸着した多孔性酸化チタン厚膜をエタノールを利用して、洗浄して常温乾燥して、光吸収層が形成された第１電極を製造した。

第２電極にはインジウムドーピングされた酸化錫透明伝導体の上にスパッタを利用して、約２００ｎｍ厚さにＰｔ層を蒸着した。電解液注入のために０．７５ｍｍ直径のドリルを利用して、微細孔を作って、第２電極を製作した。
６０μｍ厚さの熱可塑性高分子フィルムを第１電極と第２電極間において１００℃で９秒間圧着させることによって二つの電極を接合させた。第２電極に形成された微細孔を通して、酸化還元電解質を注入させて、カバーグラスと熱可塑性高分子フィルムを利用して、微細孔を密封することによって色素増感太陽電池を製作した。この時利用された酸化−還元電解質は０．６２Ｍの１、２−ジメチル−３−ヘキシルイミダゾリウムイオダイド（１、２−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−３−ｈｅｘｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ ｉｏｄｉｄｅ）、０．５Ｍの２−アミノピリミジン（２−ａｍｉｎｏｐｙｒｉｍｉｄｉｎｅ）、０．１ＭのＬｉＩと０．０５ＭのＩ_２をアセトニトリル（ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ）溶媒に溶解したものを用いた。

（比較例２）：色素増感太陽電池の製造
染料として下記の化学式１４の化合物（日本ＡＩＳＴ、ＮＫＸ−２５９３、Ｎｅｗ.Ｊ.Ｃｈｅｍ．２００３、２７、７８３．Ａｒａｋａｗａ ｅｔ．ａｌ．、Ｊａｐａｎ）を使ったことを除いては上記比較例１と同様な方法で実施して、色素増感太陽電池を製造した。

（比較例３）：色素増感太陽電池の製造
染料として下記の化学式１５の化合物（日本ＡＩＳＴ、ＮＫＸ−２５９３、Ｎｅｗ．Ｊ．Ｃｈｅｍ．２００３、２７、７８３．Ａｒａｋａｗａ ｅｔ．ａｌ．、Ｊａｐａｎ）を使ったことを除いては上記比較例１と同様な方法で実施して、色素増感太陽電池を製造した。

（比較例４）：色素増感太陽電池の製造
染料分散液中に４０ｍＭ濃度のデオキシコール酸をさらに添加することを除いては上記比較例３と同じ方法で実施して、色素増感太陽電池を製造した。

上記実施例１、２及び比較例１〜４で製造された色素増感太陽電池に対して光電流電圧を測定し、測定された光電流曲線から開放電圧（ｏｐｅｎ−ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ:Ｖｏｃ）、電流密度（ｓｈｏｒｔ−ｃｉｒｃｕｉｔ ｃｕｒｒｅｎｔ:Ｊｓｃ）及び充填係数（ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ:ＦＦ）を計算した。また、これから太陽電池の効率を評価した。
この時、光源にはキセノンランプ（ｘｅｎｏｎ ｌａｍｐ、Ｏｒｉｅｌ、０１１９３）を用い、上記キセノンランプの太陽条件（ＡＭ１.５）は標準太陽電池（Ｆｒｕｎｈｏｆｅｒ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｓｏｌａｒｅ Ｅｎｇｅｒｉｅｓｓｙｓｔｅｍｅ、Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ Ｎｏ．Ｃ−ＩＳＥ３６９、Ｔｙｐｅ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌ:Ｍｏｎｏ−Ｓｉ+ＫＧフィルター）を使って、補正した。結果を下記表１に示した。

上記充填係数は最大電力点での電流密度と電圧値の積（Ｖｍｐ×Ｊｍｐ）をＶｏｃとＪｓｃの積で割る値であり、太陽電池の光電変換効率（η）は太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する効率として下記数式１でのように単位面積当入射されたエネルギー（Ｐｉｎｃ）に対して電池によって発生した電気エネルギー（電流×電圧×充填係数）の比で計算した。
η=（Ｖｏｃ・Ｊｓｃ・ＦＦ）／（Ｐ_ｉｎｃ）・・・（数式１）
上記Ｐ_ｉｎｃは１００ｍＷ／ｃｍ^２（１ｓｕｎ）を示す。

結果、実施例１及び２の太陽電池での開放電圧（Ｖｏｃ）は０．６７Ｖ以上を示すのに対して、比較例１〜４の太陽電池の開放電圧は０.６Ｖ以下であった。また、電流密度及び充填係数も実施例１及び２の色素増感太陽電池が比較例１〜４の色素増感太陽電池に比べて高かったし、その結果顕著に高い光電変換効率を示した。これらから実施例１及び２の色素増感太陽電池に含まれている本発明の染料が比較例１〜４に使用された染料に比べて優れた効果を現わすことを確認できた。

図２は上記実施例１の色素増感太陽電池の波長による光電荷収率変化（ＩＰＣＥ:Ｉｎｃｉｄｅｎｔ ｐｈｏｔｏｎ ｔｏ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を観察した結果を示したグラフである。

図２に示したように、本発明のシラン基含有有機染料を含む実施例１の色素増感太陽電池は優れた光電荷収率を示した。このような優れた光電荷収率は有機染料自らの優れた効果とともに添加剤に使用されたデオキシコール酸が上記有機染料と一緒にＴｉＯ_２に共吸着（ｃｏ−ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）されることによって光電荷収率をより改善させたためである。

本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、色素増感太陽電池用染料及びこれを含む色素増感太陽電池に適用可能である。

本発明の一実施例による色素増感太陽電池を概略的に示した模式図である。 本発明の実施例１による色素増感太陽電池の波長による光電荷収率の変化（ＩＰＣＥ:Ｉｎｃｉｄｅｎｔ ｐｈｏｔｏｎ ｔｏ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を観察した結果を示したグラフである。

符号の説明

１０ 色素増感太陽電池
１１ 第１電極
１２ 光吸収層
１３ 電解質層
１４ 第２電極

Claims (8)

1. 下記の化学式１の構造を有する化合物を含むことを特徴とする、色素増感太陽電池用色素。
   （前記化学式において、
   前記Ａ及びＢは、各々独立的に置換または非置換のフルオレニル（ｆｌｕｏｒｅｎｙｌ）基であり、
   前記Ｃは、各々独立的に、ｐ−フェニレン基、ナフチレン基、２、５−ピリジン−ジイル基、２、４−フラン−ジイル基、１、３−ピペリジン−ジイル基、２、４−モルフォリン−ジイル基、２、３−チオフェン−ジイル基、及び２、５−チオフェン−ジイル基で構成される群より選択され、
   前記Ｄは、下記の化学式３に示され、
   前記Ｅは、カルボキシ基、亜リン酸基、スルホン酸基、ホスフィン酸基、ヒドロキシ基、オキシカルボキシ酸基、酸アミド基、ほう酸基、スクアリン酸基、及びこれらの組み合わせで構成された群より選択され、
   前記Ｆ及びＧは、各々独立的に置換または非置換のアルキレン基であり、
   前記Ｆ’及びＧ’は、各々独立的に水素であり、前記ｍ及びｎは０〜２０の整数である。
   また、前記化学式３において、
   前記Ｒ_３は、水素であり、
   前記ｑは０または１であり、
   前記ＹはＯ、Ｓ、及びＮＲ’（Ｒ’は水素またはアルキル基である）で構成される群より選択される。）
2. 下記の化学式１の構造を有する化合物を含むことを特徴とする、色素増感太陽電池用色素。
   （前記化学式において、
   前記Ａ及びＢは、各々独立的に置換または非置換のフルオレニル（ｆｌｕｏｒｅｎｙｌ）基であり、
   前記Ｃは、下記の化学式２に示され、
   前記Ｄは、下記の化学式３に示され、
   前記Ｅは、カルボキシ基であり、
   前記Ｆ及びＧは、各々独立的に置換または非置換のアルキレン基であり、
   前記Ｆ’及びＧ’は、各々独立的に水素であり、前記ｍ及びｎは０〜２０の整数であり、
   なお、前記化学式２において、前記Ｒ _１ 及びＲ _２ は、各々独立的に水素であり、前記ｏは０〜６の整数であり、ｐは０〜３の整数であり、ｘ及びｙは各々１または２であり、
   前記化学式３において、前記Ｒ _３ は、水素であり、前記ｑは０または１であり、前記ＹはＯ、Ｓ、及びＮＲ’（Ｒ’は水素またはアルキル基である）で構成される群より選択される。
3. 下記の化学式４の構造を有する化合物を含むことを特徴とする、色素増感太陽電池用色素。
   
4. 第１電極と、
   前記第１電極の一面に形成された光吸収層と、
   前記光吸収層が形成された第１電極に対向配置される第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極間に位置する電解質と
   を含み、
   前記光吸収層は半導体微粒子、及び請求項１〜請求項３の何れかに記載の色素増感太陽電池用色素を含むことを特徴とする、色素増感太陽電池。
5. 前記光吸収層は、下記の化学式５の構造を有する化合物で構成される群より選択される添加剤をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載の色素増感太陽電池。
   （前記化学式５において、
   Ｚはアルキル基、シクロアルキル基、ハロアルキル基、アルキルスルホニル基、アルキルチオ基、アルコキシ基、アルコキシスルホニル基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アリールオキシ基、アルケニル基、アラルキル基、及びヘテロ環基で構成される群より選択される。）
6. 前記添加剤は、デオキシコール酸であることを特徴とする請求項５に記載の色素増感太陽電池。
7. 前記添加剤は、前記色素増感太陽電池用色素１００質量部に対して１００〜３０００質量部で含まれることを特徴とする請求項５に記載の色素増感太陽電池。
8. 前記光吸収層は、１〜２５μｍ以下の厚さを有することを特徴とする請求項４に記載の色素増感太陽電池。