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JPH1174003A - Photosensitizer for photoelectric conversion material, photoelectric conversion material, method for producing the same, and photoelectric conversion device - Google Patents

Photosensitizer for photoelectric conversion material, photoelectric conversion material, method for producing the same, and photoelectric conversion device

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Publication number
JPH1174003A
JPH1174003A JP10173062A JP17306298A JPH1174003A JP H1174003 A JPH1174003 A JP H1174003A JP 10173062 A JP10173062 A JP 10173062A JP 17306298 A JP17306298 A JP 17306298A JP H1174003 A JPH1174003 A JP H1174003A
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Japan
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group
photoelectric conversion
dye
semiconductor
conversion material
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Reigen Kan
礼元 韓
Takatsugu Obata
孝嗣 小幡
Yuko Inoue
祐子 井上
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Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photo-electric converting material which exerts a high efficiency and has excellent durability. SOLUTION: A photo-electric converting material includes a semiconductor and a photo-sensitivity intensifying pigment to be attached to the semiconductor, wherein the pigment is a phthalocyanine derivative, dioxadine derivative, or indigo derivative having at least one interlocking radical and at least one hydrophobic radical selected from a group consisting of one-valent substitutional and non-substitutional aliphatic series hydrocarbon radical and one-valent substitutional and non-substitutional aliphatic cyclic hydrocarbon radical. The hydrophobic radical should preferably be an alkyl radical having 3-12 carbon atoms. Interlocking radical is carboxyl radical, sulfonic radical, sulfono radical, etc. In manufacturing the photo-electric converting material, the pigment is dissovled in a hydrophobic and/or non-proton solvent. The semiconductor is immersed in a pigment solvent for attaching the pigment to the semiconductor.

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、光電変換材料およ
びその製造方法、光電変換装置、ならびにそれらに用い
るための光増感剤に関し、特に、光電池などの光電変換
素子等に用いられる光電変換材料およびその製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoelectric conversion material, a method for producing the same, a photoelectric conversion device, and a photosensitizer for use therein, and more particularly to a photoelectric conversion material used for a photoelectric conversion element such as a photovoltaic cell. And its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】光電変換材料とは、光エネルギを電気エ
ネルギに変換する材料をいう。光電変換材料に光を照射
すると、その材料において束縛されていた電子が光エネ
ルギによって自由に動けるようになり、自由電子とホー
ルが生成される。生成された自由電子とホールとが効率
よく分離されれば、光電変換材料において光エネルギか
ら電気エネルギを連続的に取出すことができる。このよ
うな光電変換材料は、たとえば太陽電池などに利用され
る。
2. Description of the Related Art A photoelectric conversion material is a material that converts light energy into electric energy. When light is irradiated to the photoelectric conversion material, electrons bound in the material can move freely by light energy, and free electrons and holes are generated. If the generated free electrons and holes are efficiently separated, electric energy can be continuously extracted from light energy in the photoelectric conversion material. Such a photoelectric conversion material is used for, for example, a solar cell.

【0003】近年、光増感色素を用いた変換効率の高い
湿式太陽電池が広く注目されるようになった。そのよう
な湿式太陽電池は、たとえば、半導体電極、対電極、お
よびそれらの電極間に挟持された電解質層とから主に構
成される。光電変換材料である半導体電極において、半
導体表面には、可視光領域に吸収スペクトルを有する光
増感色素が付着させられている。そのような電池におい
て、半導体電極に光が照射されると、この電極側で電子
が発生し、該電子は電気回路を通って対電極に移動す
る。対電極に移動した電子は、電解質中のイオンによっ
て運ばれ、半導体電極に戻る。このような過程が繰返さ
れて電気エネルギが取出される。
In recent years, wet-type solar cells using photosensitizing dyes and having high conversion efficiency have attracted widespread attention. Such a wet solar cell mainly includes, for example, a semiconductor electrode, a counter electrode, and an electrolyte layer sandwiched between the electrodes. In a semiconductor electrode which is a photoelectric conversion material, a photosensitizing dye having an absorption spectrum in a visible light region is attached to a semiconductor surface. In such a battery, when the semiconductor electrode is irradiated with light, electrons are generated on the electrode side, and the electrons move through the electric circuit to the counter electrode. The electrons transferred to the counter electrode are carried by ions in the electrolyte and return to the semiconductor electrode. Such a process is repeated to extract electric energy.

【0004】特開平1−220380号公報は、金属酸
化物半導体の表面に遷移金属錯体などの光増感色素が付
着された太陽電池を開示する。その太陽電池の製造方法
において、金属酸化物半導体は、光増感色素を含有する
水溶液に、室温下で浸漬され、それにより、半導体の表
面に光増感色素が付着される。
Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 1-220380 discloses a solar cell in which a photosensitizing dye such as a transition metal complex is attached to the surface of a metal oxide semiconductor. In the method for manufacturing a solar cell, the metal oxide semiconductor is immersed in an aqueous solution containing a photosensitizing dye at room temperature, whereby the photosensitizing dye is attached to the surface of the semiconductor.

【0005】国際公開公報No.WO91/16719
およびそれに相当する特表平5−504023号公報
は、金属イオンまたはホウ素がドープされた二酸化チタ
ン層上に、光増感剤が塗布された光電池を開示する。こ
の光電池において、光増感剤は、配位子が二座、三座ま
たは全座ポリピリジル化合物である、未置換のまたは置
換された遷移金属錯体、および少なくとも1つの配位子
が単核シアノ含有ピリジル化合物を含む、遷移金属錯体
を含む。そのような光電池の製造方法において、二酸化
チタン半導体層は、光増感剤を含むエタノール溶液にお
かれ、それにより半導体層上に光増感剤が付着される。
[0005] International Publication No. WO91 / 16719
JP-A-5-504033 discloses a photovoltaic cell in which a photosensitizer is applied on a titanium dioxide layer doped with metal ions or boron. In this photovoltaic cell, the photosensitizer comprises an unsubstituted or substituted transition metal complex in which the ligand is a bidentate, tridentate or tridentate polypyridyl compound, and at least one ligand comprising a mononuclear cyano-containing compound. Including transition metal complexes, including pyridyl compounds. In such a photovoltaic cell manufacturing method, the titanium dioxide semiconductor layer is placed in an ethanol solution containing the photosensitizer, whereby the photosensitizer is deposited on the semiconductor layer.

【0006】国際公開公報No.WO94/05025
は、蛍光増白化合物およびフタロシアニン化合物から選
択される光増感剤が、二酸化チタン層に付着された、光
電池を開示する。そのような光電池の製造方法におい
て、光増感剤はエタノールに溶解され、得られたエタノ
ール溶液が、二酸化チタン層に光増感剤を付着させるた
めに用いられる。
[0006] International Publication No. WO94 / 05025
Discloses a photovoltaic cell in which a photosensitizer selected from a fluorescent whitening compound and a phthalocyanine compound is attached to a titanium dioxide layer. In such a photovoltaic cell manufacturing method, the photosensitizer is dissolved in ethanol, and the resulting ethanol solution is used to attach the photosensitizer to the titanium dioxide layer.

【0007】特開平7−249790号公報は、太陽電
池に用いられる光電変換材料の製造方法において、半導
体と光増感色素とを含む液体を加熱還流して、半導体の
表面に光増感色素を吸着させることを開示する。同公報
は、光増感色素として、銅フタロシアニン、チタニルフ
タロシアニンなどの金属フタロシアニン、クロロフィ
ル、ヘミン、特開平1−220380号公報および特表
平5−504023号公報に記載されるルテニウム、オ
スミウム、鉄または亜鉛の錯体、メタルフリーフタロシ
アニン、シアニン系色素、メロシアニン系色素、キサン
テン系色素およびトリフェニルメタン色素を用いること
ができることを開示する。また同公報は、光電変換材料
の製造において、光増感色素をその中に溶解させるため
の液体として、水、アルコール、トルエンまたはジメチ
ルホルムアミドが用いられ得ることを開示する。一方、
同公報は、シス−(SCN)2 −ビス(2,2′−ビピ
リジル−4,4′−ジカルボキシレート)ルテニウム
(II)をエタノールに溶解し、このエタノール溶液に
酸化チタン膜を有するガラス板を入れ、エタノール溶液
の加熱還流を行なって、酸化チタン膜に色素を吸着させ
た具体例しか示していない。同公報は、該ルテニウム錯
体以外の光増感色素が、光電変換材料にとって実際に有
用であるかどうかを何ら裏付けるものではない。また、
同公報は、エタノール以外の溶媒が、光電変換材料の製
造において光増感色素を溶解させるために実際に用いる
ことができるかどうかについて何ら情報を提供し得るも
のではない。
JP-A-7-249790 discloses a method of manufacturing a photoelectric conversion material used for a solar cell, in which a liquid containing a semiconductor and a photosensitizing dye is heated and refluxed to apply the photosensitizing dye to the surface of the semiconductor. Disclosed is adsorption. This publication discloses, as photosensitizing dyes, metal phthalocyanines such as copper phthalocyanine and titanyl phthalocyanine, chlorophyll, hemin, ruthenium, osmium, iron or ruthenium described in JP-A-1-220380 and JP-A-5-504033. It discloses that zinc complexes, metal-free phthalocyanines, cyanine dyes, merocyanine dyes, xanthene dyes and triphenylmethane dyes can be used. The publication also discloses that in the production of a photoelectric conversion material, water, alcohol, toluene or dimethylformamide can be used as a liquid for dissolving a photosensitizing dye therein. on the other hand,
This publication discloses a glass plate having cis- (SCN) 2 -bis (2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylate) ruthenium (II) dissolved in ethanol and having a titanium oxide film in this ethanol solution. Is shown, and only a specific example in which a dye is adsorbed on a titanium oxide film by heating and refluxing an ethanol solution is shown. This publication does not support at all whether photosensitizing dyes other than the ruthenium complex are actually useful for photoelectric conversion materials. Also,
The publication does not provide any information as to whether solvents other than ethanol can actually be used to dissolve the photosensitizing dye in the production of the photoelectric conversion material.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にお
いて光電変換材料の実際の製造には光増感色素のエタノ
ール溶液が用いられてきたにもかかわらず、本発明者ら
は、そのようなエタノール溶液が、光増感色素を半導体
に付着させるため、必ずしも適当なものではないことを
見出した。本発明者らは、エタノールなどの親水性溶媒
は、水を比較的多く含み得、そのような水が半導体表面
の活性点と反応して色素の吸着を妨げ、必要な量の色素
を半導体表面に強く固定することができないことを見出
した。半導体に固定される色素の量が少なくなれば、得
られる光電変換材料の光電変換効率は低下する。また本
発明者らは、空気中の水分を吸収しやすいエタノールな
どの親水性溶媒は、製造工程中に半導体表面に水を吸着
させ、半導体の寿命を短くする原因になっていることを
見出した。
In spite of the fact that an ethanol solution of a photosensitizing dye has been used for the actual production of a photoelectric conversion material in the above-mentioned prior art, the present inventors have proposed such an ethanol solution. It has been found that the solution is not always suitable for attaching the photosensitizing dye to the semiconductor. We have found that hydrophilic solvents such as ethanol can contain relatively high amounts of water, and such water reacts with active sites on the semiconductor surface to hinder the adsorption of the dye, and the required amount of the dye is added to the semiconductor surface. Can not be fixed strongly. When the amount of the dye fixed to the semiconductor decreases, the photoelectric conversion efficiency of the obtained photoelectric conversion material decreases. In addition, the present inventors have found that a hydrophilic solvent such as ethanol, which easily absorbs moisture in the air, causes water to be adsorbed on the semiconductor surface during the manufacturing process, thereby shortening the life of the semiconductor. .

【0009】したがって、上述したような水の影響を排
除するため、親水性溶媒から水を除く工程が必要であ
る。しかし、本発明者らは、脱水工程を行なったとして
も、エタノールの水酸基が、半導体表面の活性点と反応
して色素の吸着を妨げ得、必要な量の色素を吸着しにく
くし、また、色素の強固な吸着を妨げ得ると考えた。
Therefore, in order to eliminate the influence of water as described above, a step of removing water from the hydrophilic solvent is required. However, even if the present inventors performed the dehydration step, the hydroxyl groups of ethanol could react with the active sites on the semiconductor surface and interfere with the adsorption of the dye, making it difficult to adsorb the required amount of the dye, It was thought that the strong adsorption of the dye could be prevented.

【0010】一方、国際公開公報No.WO94/05
025に記載される種々のフタロシアニン誘導体は、一
般の有機溶媒に溶解しにくいものであるため、これの望
ましい量を半導体に分子状態で吸着させるのは困難であ
ると考えられた。多くの光増感色素は、有機溶媒に溶け
にくいことがわかった。半導体への吸着のため、十分な
濃度の色素を含有する溶液が得られない場合、高い光電
変換効率を有する材料を得ることができないことがわか
った。
On the other hand, International Publication No. WO94 / 05
Since the various phthalocyanine derivatives described in No. 025 are hardly soluble in general organic solvents, it was considered that it was difficult to adsorb a desired amount of the phthalocyanine derivative to a semiconductor in a molecular state. Many photosensitizing dyes were found to be hardly soluble in organic solvents. It has been found that a material having a high photoelectric conversion efficiency cannot be obtained when a solution containing a dye at a sufficient concentration cannot be obtained due to adsorption to a semiconductor.

【0011】本発明の目的は、比較的高い光電変換効率
を有する光電変換材料を提供することである。
An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion material having a relatively high photoelectric conversion efficiency.

【0012】本発明のさらなる目的は、比較的高い光電
変換効率を有する光電変換材料を容易かつ安価に製造で
きる方法を提供することである。
A further object of the present invention is to provide a method for easily and inexpensively producing a photoelectric conversion material having a relatively high photoelectric conversion efficiency.

【0013】本発明のさらなる目的は、比較的高い光電
変換効率を有する材料を用いて、太陽電池などの光電変
換装置を提供することである。
It is a further object of the present invention to provide a photoelectric conversion device such as a solar cell using a material having a relatively high photoelectric conversion efficiency.

【0014】本発明のさらなる目的は、上述した水およ
び水酸基の影響を排除することのできる、光電変換材料
の製造方法を提供することである。
A further object of the present invention is to provide a method for producing a photoelectric conversion material which can eliminate the above-mentioned effects of water and hydroxyl groups.

【0015】本発明のさらなる目的は、従来技術におい
てその有用性が実証されてこなかった色素を用いて、実
際に有用な光電変換材料を提供することである。
A further object of the present invention is to provide a photoelectric conversion material which is actually useful by using a dye whose usefulness has not been demonstrated in the prior art.

【0016】本発明のさらなる目的は、有機溶媒に溶解
しやすく、実際に有用な光電変換材料用光増感剤を提供
すること、およびそのような光増感剤を用いて光電変換
材料を提供することである。
A further object of the present invention is to provide a practically useful photosensitizer for a photoelectric conversion material which is easily dissolved in an organic solvent, and to provide a photoelectric conversion material using such a photosensitizer. It is to be.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、光増感
剤として機能する色素を1種または2種以上の疎水性お
よび/または非プロトン性の溶媒に溶解させる工程と、
該色素を含む溶媒を半導体に接触させて、該色素を半導
体に付着させる工程とを含む、光電変換材料の製造方法
が提供される。色素の溶解に非プロトン性溶媒を用いれ
ば、溶媒の水酸基が半導体表面の活性点と反応すること
を回避することができる。色素の溶解に疎水性溶媒を用
いれば、さらに上述した水の影響を最小限に抑えること
ができる。
According to the present invention, a dye functioning as a photosensitizer is dissolved in one or more kinds of hydrophobic and / or aprotic solvents.
Contacting a solvent containing the dye with a semiconductor to attach the dye to the semiconductor, thereby providing a method for producing a photoelectric conversion material. If an aprotic solvent is used for dissolving the dye, it is possible to prevent the hydroxyl groups of the solvent from reacting with the active sites on the semiconductor surface. If a hydrophobic solvent is used to dissolve the dye, the above-mentioned effect of water can be further minimized.

【0018】本発明において、疎水性および/または非
プロトン性の溶媒に対し高い溶解度を示す光増感剤が好
ましく用いられる。そのような光増感剤は、少なくとも
1個のインターロッキング基と、1価の置換および非置
換脂肪族炭化水素基ならびに1価の置換および非置換脂
環式炭化水素基からなる群より選ばれる少なくとも1個
の疎水基とを有する有機化合物色素または有機金属化合
物色素からなる。そのような疎水基は、色素において金
属に直接結合する基を構成するものではないことが好ま
しい。そのような疎水基は、3〜12の炭素原子を有す
るアルキル基であることが好ましい。ここで、インター
ロッキング基(interlocking group)は、色素の発色基
と半導体の伝導帯との間に電気的結合を提供する機能を
有する基を指す。色素は、一般に、半導体の表面にイン
ターロッキング基を介して付着される。インターロッキ
ング基に関し、国際公開公報No.WO91/1671
9およびそれに対応する特表平5−504023号公報
をここに引用により援用する。本発明において、インタ
ーロッキング基は、カルボキシル基、ヒドロキシアルキ
ル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、カルボキシアル
キル基、メルカプト基およびホスホノ基からなる群より
選ばれる少なくとも1つとすることができる。
In the present invention, a photosensitizer having high solubility in a hydrophobic and / or aprotic solvent is preferably used. Such a photosensitizer is selected from the group consisting of at least one interlocking group, a monovalent substituted and unsubstituted aliphatic hydrocarbon group and a monovalent substituted and unsubstituted alicyclic hydrocarbon group. It is composed of an organic compound dye having at least one hydrophobic group or an organic metal compound dye. It is preferable that such a hydrophobic group does not constitute a group directly binding to a metal in the dye. Such a hydrophobic group is preferably an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms. Here, the interlocking group refers to a group having a function of providing electrical coupling between a coloring group of a dye and a conduction band of a semiconductor. Dyes are generally attached to the surface of the semiconductor via interlocking groups. Regarding the interlocking group, International Publication No. WO91 / 1671
No. 9 and the corresponding Japanese Translation of PCT International Publication No. 5-504033 are incorporated herein by reference. In the present invention, the interlocking group can be at least one selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyalkyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a carboxyalkyl group, a mercapto group, and a phosphono group.

【0019】本発明によれば、半導体と、半導体に付着
される光増感剤とを含み、そこにおいて光増感剤が上述
したような少なくとも1個のインターロッキング基と少
なくとも1つの疎水基とを有する有機化合物色素または
有機金属化合物色素からなる、光電変換材料が提供され
る。この光電変換材料において、半導体は酸化チタンで
あることが好ましい。該半導体は、粒子または膜の形態
とすることができる。
According to the present invention, there is provided a semiconductor and a photosensitizer attached to the semiconductor, wherein the photosensitizer comprises at least one interlocking group and at least one hydrophobic group as described above. A photoelectric conversion material comprising an organic compound dye or an organometallic compound dye having the formula: In this photoelectric conversion material, the semiconductor is preferably titanium oxide. The semiconductor can be in the form of particles or a film.

【0020】本発明によれば、少なくとも1つのインタ
ーロッキング基と、少なくとも1つの疎水基とを有する
上述したような有機化合物色素または有機金属化合物色
素を疎水性および/または非プロトン性の溶媒に溶解さ
せる工程と、該色素を含む溶媒を半導体に接触させて該
色素を半導体に付着させる工程とを含む、光電変換材料
の製造方法が提供される。
According to the present invention, the above-mentioned organic compound dye or organometallic compound dye having at least one interlocking group and at least one hydrophobic group is dissolved in a hydrophobic and / or aprotic solvent. A method for producing a photoelectric conversion material, comprising the steps of: contacting a solvent containing the dye with a semiconductor to attach the dye to the semiconductor.

【0021】本発明によれば、上述したような光電変換
材料と、該光電変換材料に電気的に接続される電極とを
含む、光電変換装置が提供される。たとえば、本発明に
従って、上述した光電変換材料と、導電膜と、該光電変
換材料と該導電膜との間に挟持された電解質とを含む太
陽電池が提供される。
According to the present invention, there is provided a photoelectric conversion device including the above-described photoelectric conversion material and an electrode electrically connected to the photoelectric conversion material. For example, according to the present invention, there is provided a solar cell including the above-described photoelectric conversion material, a conductive film, and an electrolyte sandwiched between the photoelectric conversion material and the conductive film.

【0022】本発明によれば、光電変換装置が提供さ
れ、該装置は、第1の導電層と、第1の導電層上に形成
された半導体層と、半導体層上に形成された、少なくと
も1つのインターロッキング基と少なくとも1つの疎水
基とを有する上記光増感剤からなる層と、光増感剤から
なる層上に設けられた電解質層と、電解質層に接触する
第2の導電層とを含む。第1の導電層および/または第
2の導電層は、光透過性とすることができる。半導体層
は、酸化チタンからなることが好ましい。
According to the present invention, a photoelectric conversion device is provided, the device comprising a first conductive layer, a semiconductor layer formed on the first conductive layer, and at least a semiconductor layer formed on the semiconductor layer. A layer comprising the photosensitizer having one interlocking group and at least one hydrophobic group; an electrolyte layer provided on the layer comprising the photosensitizer; and a second conductive layer in contact with the electrolyte layer And The first conductive layer and / or the second conductive layer can be light transmissive. The semiconductor layer is preferably made of titanium oxide.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明において、光増感色素が付
着(吸着または結合)される半導体は、特に限定される
ことなく、一般に光電変換材料に使用されるものを含
み、たとえば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステ
ン、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、硫化
カドミウムなどの公知の半導体を含む。本発明におい
て、これらの半導体から1種またはそれ以上を選択する
ことができる。安定性および安全性の点から、酸化チタ
ンはより好ましい半導体材料である。本発明で使用され
る酸化チタンは、アナタース型酸化チタン、ルチル型酸
化チタン、無定形酸化チタン、メタチタン酸、オルソチ
タン酸などの各種の狭義の酸化チタン、ならびに、水酸
化チタン、含水酸化チタン等を包含する。半導体は、粒
子状、膜状等の形態とすることができる。特に、導電性
支持体上に、酸化チタン膜などの半導体膜を形成するの
が好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, a semiconductor to which a photosensitizing dye is attached (adsorbed or bonded) is not particularly limited, and includes a semiconductor generally used for a photoelectric conversion material. And known semiconductors such as zinc oxide, tungsten oxide, barium titanate, strontium titanate, and cadmium sulfide. In the present invention, one or more of these semiconductors can be selected. Titanium oxide is a more preferred semiconductor material in terms of stability and safety. The titanium oxide used in the present invention includes various narrowly defined titanium oxides such as anatase-type titanium oxide, rutile-type titanium oxide, amorphous titanium oxide, metatitanic acid, and orthotitanic acid; and titanium hydroxide, hydrous titanium oxide and the like. Is included. The semiconductor can be in the form of particles, films, or the like. In particular, it is preferable to form a semiconductor film such as a titanium oxide film on the conductive support.

【0024】半導体膜を基板上に形成する場合、たとえ
ば、ガラス基板、プラスチック基板等を使用することが
でき、特に透明な基板が好ましく用いられる。半導体膜
は、公知の種々の方法によって基板上に形成できる。具
体的には、そのような方法は、基板上に半導体粒子を含
有する懸濁液を塗布し、乾燥かつ/または焼成する方
法、必要な原料ガスを用いたCVDまたはMOCVD等
により基板上に半導体膜を形成する方法、固体原料を用
いるPVD法、蒸着法またはスパッタリング法、ゾルゲ
ル法等を含む。形成される半導体膜の厚みは、特に限定
されるものではないが、0.1〜50μm程度が好まし
い。
When a semiconductor film is formed on a substrate, for example, a glass substrate, a plastic substrate, or the like can be used, and a transparent substrate is particularly preferably used. The semiconductor film can be formed on a substrate by various known methods. Specifically, such a method includes a method in which a suspension containing semiconductor particles is applied to a substrate, followed by drying and / or baking, and a method in which a semiconductor or a semiconductor using a necessary source gas is used. The method includes a method of forming a film, a PVD method using a solid material, an evaporation method or a sputtering method, a sol-gel method, and the like. The thickness of the semiconductor film to be formed is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 50 μm.

【0025】半導体粒子として、市販されている適当な
平均粒径たとえば1nm〜2000nmの範囲の平均粒
径を有する単体の半導体または化合物の半導体の粒子を
用いることができる。半導体粒子は、適当な溶媒に懸濁
して使用することができる。そのような溶媒は、エチレ
ングリコールモノメチルエーテル等のグライム系溶媒、
イソプロピルアルコール等のアルコール類、イソプロピ
ルアルコール/トルエン等のアルコール系混合溶媒、水
等を含む。半導体粒子の懸濁液は、基板に塗布され、乾
燥および焼成される。乾燥および焼成に必要な温度、時
間、雰囲気等は、使用される基板および半導体粒子の種
類に応じて、適宜調整することができる。たとえば、乾
燥および焼成は、大気下または不活性ガス雰囲気下、5
0〜800℃程度の範囲で、10秒〜12時間程度行な
うことができる。乾燥および焼成は、単一の温度で1回
行なってもよいし、温度を変化させて2回以上行なって
もよい。
As the semiconductor particles, commercially available particles of a single semiconductor or a compound semiconductor having an appropriate average particle diameter, for example, in the range of 1 nm to 2000 nm can be used. The semiconductor particles can be used by suspending them in an appropriate solvent. Such solvents include glyme solvents such as ethylene glycol monomethyl ether,
It includes alcohols such as isopropyl alcohol, alcohol-based mixed solvents such as isopropyl alcohol / toluene, and water. The suspension of semiconductor particles is applied to a substrate, dried and fired. The temperature, time, atmosphere, and the like necessary for drying and baking can be appropriately adjusted according to the type of substrate and semiconductor particles used. For example, drying and baking are performed under air or an inert gas atmosphere.
This can be performed at a temperature in the range of about 0 to 800 ° C. for about 10 seconds to 12 hours. Drying and baking may be performed once at a single temperature, or may be performed twice or more at different temperatures.

【0026】半導体膜を形成するためCVD等に使用さ
れる原料ガスは、半導体を構成する元素を含有する単一
のガス、または2種類以上のガスの混合物とすることが
できる。半導体膜を形成するためPVD等に使用される
固体原料は、半導体を構成する元素を含有する単一の固
体、複数の固体の組合せ、または化合物の固体とするこ
とができる。
A source gas used for CVD or the like for forming a semiconductor film can be a single gas containing an element constituting a semiconductor, or a mixture of two or more gases. A solid material used for PVD or the like for forming a semiconductor film can be a single solid containing an element constituting a semiconductor, a combination of a plurality of solids, or a solid of a compound.

【0027】得られた半導体の表面には、光増感色素が
付着される。色素の付着に先立って、半導体の表面を活
性化するための処理を必要に応じて行なってもよい。光
増感色素を半導体に付着させる工程において、色素は、
1種またはそれ以上の疎水性溶媒、非プロトン性溶媒、
疎水性かつ非プロトン性の溶媒またはそれらの混合物に
溶解される。
A photosensitizing dye is attached to the surface of the obtained semiconductor. Prior to the attachment of the dye, a treatment for activating the surface of the semiconductor may be performed as necessary. In the step of attaching the photosensitizing dye to the semiconductor, the dye is
One or more hydrophobic solvents, aprotic solvents,
Dissolved in hydrophobic and aprotic solvents or mixtures thereof.

【0028】本発明に用いられる疎水性溶媒は、たとえ
ば、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロ
ゲン化脂肪族炭化水素;ヘキサン、シクロヘキサン等の
脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳
香族炭化水素;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の
ハロゲン化芳香族炭化水素;酢酸エチル、酢酸ブチル、
安息香酸エチル等のエステル類等、ならびにそれらの組
合せを含む。本発明に用いられる非プロトン性溶媒は、
たとえば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン
類;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメ
トキシエタン等のエーテル類;アセトニトリル、ジメチ
ルアセトアミド、ヘキサメチルリン酸トリアミド等の窒
素化合物類;二硫化炭素、ジメチルスルホキシド等の硫
黄化合物類;ヘキサメチルホスホルアミド等のリン化合
物類、ならびにそれらの組合せを含む。本発明に用いら
れる疎水性かつ非プロトン性の溶媒は、たとえば、クロ
ロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素等のハロゲン化脂
肪族炭化水素;ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族炭
化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化
水素;酢酸エチル、酢酸ブチル、安息香酸エチル等のエ
ステル類、ならびにそれらの組合せを含む。本発明にお
いて、疎水性溶媒を用いることがより好ましい。特に、
脂肪族炭化水素、ハロゲン化脂肪族炭化水素、芳香族炭
化水素およびハロゲン化芳香族炭化水素は、より好まし
い疎水性溶媒である。
The hydrophobic solvent used in the present invention includes, for example, halogenated aliphatic hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform and carbon tetrachloride; aliphatic hydrocarbons such as hexane and cyclohexane; and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene. Aromatic hydrocarbons such as chlorobenzene and dichlorobenzene; ethyl acetate, butyl acetate,
Esters such as ethyl benzoate and the like, and combinations thereof. The aprotic solvent used in the present invention,
For example, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether and dimethoxyethane; nitrogen compounds such as acetonitrile, dimethylacetamide and hexamethylphosphoric triamide; sulfur compounds such as carbon disulfide and dimethyl sulfoxide Phosphorus compounds such as hexamethylphosphoramide, and combinations thereof. The hydrophobic and aprotic solvents used in the present invention include, for example, halogenated aliphatic hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride and carbon tetrachloride; aliphatic hydrocarbons such as hexane and cyclohexane; benzene, toluene, xylene and the like. And esters such as ethyl acetate, butyl acetate and ethyl benzoate, and combinations thereof. In the present invention, it is more preferable to use a hydrophobic solvent. Especially,
Aliphatic hydrocarbons, halogenated aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons and halogenated aromatic hydrocarbons are more preferred hydrophobic solvents.

【0029】本発明による製造方法において、光増感色
素は、疎水性および/または非プロトン性の溶媒に溶解
される。そのような色素は、メタルフリーフタロシアニ
ン系色素;シアニン系色素;メロシアニン系色素;ロー
ズベンガル、ローダミンB等のキサンテン系色素;マラ
カイトグリーン、クリスタルバイオレット等のトリフェ
ニルメタン色素;銅フタロシアニンおよびチタニルフタ
ロシアニン等の金属フタロシアニン、クロロフィル、ヘ
ミン、またはルテニウム、オスミウム、鉄および亜鉛の
1以上を含有する錯体(特開平1−220380号、W
O91/16719およびそれに対応する特表平5−5
04023号公報参照)等の金属錯塩を含む。
In the production method according to the present invention, the photosensitizing dye is dissolved in a hydrophobic and / or aprotic solvent. Such dyes include metal-free phthalocyanine dyes; cyanine dyes; merocyanine dyes; xanthene dyes such as rose bengal and rhodamine B; triphenylmethane dyes such as malachite green and crystal violet; copper phthalocyanine and titanyl phthalocyanine; Metal phthalocyanine, chlorophyll, hemin, or a complex containing at least one of ruthenium, osmium, iron and zinc (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-220380, W.
O91 / 16719 and corresponding Japanese translation of PCT application No. Hei 5-5
No. 04023).

【0030】本発明において光増感剤として用いられる
色素は、可視光領域および必要に応じて赤外光領域に吸
収スペクトルを有するものである。したがって、当該色
素は、一般に、400nmと1000nmとの間に最大
吸収波長λmaxを有する(400nm<λmax<1
000nm)。
The dye used as a photosensitizer in the present invention has an absorption spectrum in the visible light region and, if necessary, in the infrared light region. Therefore, the dye generally has a maximum absorption wavelength λmax between 400 nm and 1000 nm (400 nm <λmax <1
000 nm).

【0031】一方、好ましい態様において、本発明は、
国際公開公報No.WO91/16719およびそれに
対応する特表平5−504023号公報ならびに国際公
開公報No.WO94/05025に開示されるもの以
外の光増感色素の使用に向けられる。該公報に開示され
る色素は、光に対する安定性が悪く、たとえば、ルテニ
ウムビピリジン系色素の吸着液は、室内光で分解が進む
ことがわかった。本発明者らは、疎水性および/または
非プロトン性の溶媒に対して比較的高い溶解度を示す色
素を用いれば、比較的高い光電変換効率を有する材料が
得られることを見出した。本発明において好ましく用い
られる色素は、たとえば、アゾ系構造、キノン系構造、
キノンイミン系構造、キナクリドン系構造、スクワリリ
ウム系構造、シアニン系構造、メロシアニン系構造、ト
リフェニルメタン系構造、キサンテン系構造、ポルフィ
ン系構造、フタロシアニン系構造、ペリレン系構造、イ
ンジゴ系構造、ナフタロシアニン系構造、オキサジン系
構造、またはアントラキノン系構造を有する。したがっ
て、アゾ染料およびその誘導体、キノン誘導体、キノン
イミン染料およびその誘導体、キナクリドン顔料および
その誘導体、スクワリリウム色素およびその誘導体、シ
アニン染料およびその誘導体、メロシアニン類およびそ
の誘導体、トリフェニルメタン染料およびその誘導体、
キサンテン染料およびその誘導体、ポルフィン誘導体
(ポルフィリン類)、フタロシアニン類およびその誘導
体、ペリレン誘導体、インジゴイド染料よびその誘導
体、ナフタロシアニン類およびその誘導体、オキサジン
染料およびその誘導体、ならびにアントラキノン染料お
よびその誘導体が好ましく用いられる。
On the other hand, in a preferred embodiment, the present invention provides
International Publication No. WO 91/16719 and JP-A-5-504033 corresponding thereto and International Publication No. It is directed to the use of photosensitizing dyes other than those disclosed in WO 94/05025. The dye disclosed in this publication has poor light stability. For example, it has been found that an adsorbed solution of a ruthenium bipyridine dye is decomposed by room light. The present inventors have found that a material having a relatively high photoelectric conversion efficiency can be obtained by using a dye having a relatively high solubility in a hydrophobic and / or aprotic solvent. Dyes preferably used in the present invention include, for example, an azo-based structure, a quinone-based structure,
Quinone imine structure, quinacridone structure, squarylium structure, cyanine structure, merocyanine structure, triphenylmethane structure, xanthene structure, porphine structure, phthalocyanine structure, perylene structure, indigo structure, naphthalocyanine structure , An oxazine-based structure, or an anthraquinone-based structure. Therefore, azo dyes and their derivatives, quinone derivatives, quinone imine dyes and their derivatives, quinacridone pigments and their derivatives, squalilium dyes and their derivatives, cyanine dyes and their derivatives, merocyanines and their derivatives, triphenylmethane dyes and their derivatives,
Xanthene dyes and derivatives thereof, porphine derivatives (porphyrins), phthalocyanines and derivatives thereof, perylene derivatives, indigoid dyes and derivatives, naphthalocyanines and derivatives thereof, oxazine dyes and derivatives thereof, and anthraquinone dyes and derivatives thereof are preferably used. Can be

【0032】また、金属錯体構造を有する色素は、高い
量子収率を有し、光に対する耐久性がよいため、光電変
換材料に適する。金属錯体は、Cu、Ni、Fe、C
o、V、Sn、Si、Ti、Ge、Cr、Zn、Ru、
Mg、Al、Pb、Mn、In、Mo、Y、Zr、N
b、Sb、La、W、Pt、Ta、Ti、Ir、Pd、
Os、Ga、Tb、Eu、Rb、Bi、Se、As、S
c、Ag、Cd、Hf、Re、Au、Ac、Tc、T
e、Rhなどを有することができる。環境問題および製
造過程での廃水処理を考慮すると、Cu、Al、Fe、
Ti、Mg、Si、Zn、SnまたはGaを有する金属
錯体が好ましい。特に、金属フタロシアニン錯体および
無金属フタロシアニン構造は、高い光電変換効率を示す
ことができ、優れた耐久性を有するため、太陽電池のた
めの光増感色素の発色団としてより好ましい。
A dye having a metal complex structure has a high quantum yield and good durability against light, and is therefore suitable for a photoelectric conversion material. Metal complexes include Cu, Ni, Fe, C
o, V, Sn, Si, Ti, Ge, Cr, Zn, Ru,
Mg, Al, Pb, Mn, In, Mo, Y, Zr, N
b, Sb, La, W, Pt, Ta, Ti, Ir, Pd,
Os, Ga, Tb, Eu, Rb, Bi, Se, As, S
c, Ag, Cd, Hf, Re, Au, Ac, Tc, T
e, Rh, and the like. Considering environmental issues and wastewater treatment in the manufacturing process, Cu, Al, Fe,
Metal complexes containing Ti, Mg, Si, Zn, Sn or Ga are preferred. In particular, a metal phthalocyanine complex and a metal-free phthalocyanine structure can exhibit high photoelectric conversion efficiency and have excellent durability, and thus are more preferable as a chromophore of a photosensitizing dye for a solar cell.

【0033】本発明によるより好ましい態様において、
光増感色素は、少なくとも1つのインターロッキング基
と、1価の置換および非置換脂肪族炭化水素基ならびに
1価の置換および非置換脂環式炭化水素基からなる群よ
り選ばれる少なくとも1つの疎水基とを有し、そこにお
いて、該疎水基は、該色素において金属に直接結合する
基を構成するものではない。インターロッキング基は、
一般に、色素を半導体に強く固定する役割を果たす。イ
ンターロッキング基は、たとえば、カルボキシル基、ヒ
ドロキシアルキル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、
カルボキシアルキル基、メルカプト基およびホスホノ基
からなる群より選ぶことかできる。色素の疎水基は、疎
水性および/または非プロトン性の溶媒に対する色素の
溶解度を高める役割を果たす。置換または非置換の脂肪
族炭化水素基は、3〜20の炭素原子を有することが好
ましく、3〜12の炭素原子を有することがより好まし
い。置換または非置換の脂環式炭化水素基は、3〜12
の炭素原子を有することが好ましく、5〜12の炭素原
子を有することがより好ましい。これら炭化水素基の炭
素数を3以上にすることによって、疎水性および/また
は非プロトン性の溶媒に対する色素の溶解度を顕著に向
上させることができる。一方、これらの炭化水素基の炭
素数が多くなれば半導体表面に付着される色素分子間の
間隔が大きくなることを考慮すると、炭素数は12以下
が好ましい。特に、本発明で用いられる色素は、アルキ
ル基を有することが好ましい。アルキル基は、炭素数3
〜20、好ましくは炭素数3〜15、より好ましくは炭
素数3〜12の直鎖または分岐鎖アルキル基とすること
ができる。アルキル基は、たとえば、メチル、エチル、
プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オ
クチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、テト
ラデシル、ヘキサデシル等を含む。上述した炭化水素基
のための置換基は、たとえばF、Cl、Br等のハロゲ
ンを好ましく含む。色素は、1つまたは2つ以上の疎水
基を有することができる。
In a more preferred embodiment according to the present invention,
The photosensitizing dye is at least one interlocking group and at least one hydrophobic group selected from the group consisting of a monovalent substituted and unsubstituted aliphatic hydrocarbon group and a monovalent substituted and unsubstituted alicyclic hydrocarbon group. And wherein the hydrophobic group does not constitute a group that directly binds to a metal in the dye. The interlocking group is
Generally, it serves to strongly fix the dye to the semiconductor. Interlocking groups include, for example, carboxyl groups, hydroxyalkyl groups, hydroxyl groups, sulfonic acid groups,
It can be selected from the group consisting of a carboxyalkyl group, a mercapto group and a phosphono group. The hydrophobic group of the dye serves to enhance the solubility of the dye in a hydrophobic and / or aprotic solvent. The substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 12 carbon atoms. A substituted or unsubstituted alicyclic hydrocarbon group has 3 to 12
, And more preferably 5 to 12 carbon atoms. By making the number of carbon atoms of these hydrocarbon groups 3 or more, the solubility of the dye in a hydrophobic and / or aprotic solvent can be significantly improved. On the other hand, it is preferable that the number of carbon atoms be 12 or less in consideration of the fact that when the number of carbon atoms of these hydrocarbon groups increases, the distance between the dye molecules attached to the semiconductor surface increases. In particular, the dye used in the present invention preferably has an alkyl group. The alkyl group has 3 carbon atoms.
-20, preferably 3-15, more preferably 3-12, straight or branched chain alkyl groups. Alkyl groups are, for example, methyl, ethyl,
Including propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tetradecyl, hexadecyl and the like. The substituents for the hydrocarbon groups described above preferably include halogens such as, for example, F, Cl, Br and the like. Dyes can have one or more hydrophobic groups.

【0034】本発明においてより好ましく用いられる色
素を以下に示す。式(I)または(II)で表わされる
フタロシアニン類およびその誘導体。
The dyes more preferably used in the present invention are shown below. Phthalocyanines represented by the formula (I) or (II) and derivatives thereof.

【0035】[0035]

【化11】 Embedded image

【0036】[0036]

【化12】 Embedded image

【0037】(式中、A1 、A2 、A3 およびA4 は、
それぞれ、水素、カルボキシル基、ヒドロキシアルキル
基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、カルボキシアルキ
ル基、メルカプト基およびホスホノ基からなる群より選
ばれ、ただし、A1 、A2 、A3 およびA4 のうち少な
くとも1つは水素原子ではなく、B1 、B2 、B3 およ
びB4 は、−R、−OR、−CH2 OR、−SR、−O
COR、−COR、−CONRR′および−NRR′か
らなる群より選ばれ(ここで、RおよびR′は、置換お
よび非置換の炭素数3〜12の脂肪族炭化水素基ならび
に置換および非置換脂環式炭化水素基からなる群より選
ばれる同一のまたは異なる疎水基である)、nおよびm
は、それぞれ0、1、2、3または4の整数を表わし、
ただし、n+mは4以下であり、かつMは、2個の水素
原子、またはフタロシアニンと共有結合もしくは配位結
合し得る原子または化合物を表わす)。
Wherein A 1 , A 2 , A 3 and A 4 are
Each is selected from the group consisting of hydrogen, carboxyl group, hydroxyalkyl group, hydroxyl group, sulfonic acid group, carboxyalkyl group, mercapto group and phosphono group, provided that at least one of A 1 , A 2 , A 3 and A 4 One is not a hydrogen atom and B 1 , B 2 , B 3 and B 4 are -R, -OR, -CH 2 OR, -SR, -O
Selected from the group consisting of COR, -COR, -CONRR 'and -NRR' (wherein R and R 'are substituted and unsubstituted aliphatic hydrocarbon groups having 3 to 12 carbon atoms and substituted and unsubstituted aliphatic hydrocarbon groups). The same or different hydrophobic groups selected from the group consisting of cyclic hydrocarbon groups), n and m
Represents an integer of 0, 1, 2, 3, or 4, respectively.
However, n + m is 4 or less, and M represents two hydrogen atoms or an atom or a compound capable of forming a covalent bond or a coordinate bond with phthalocyanine.

【0038】式(I)または(II)において、Mは、
2個の水素原子、Cu、VO、Co、TiO、Fe、A
lCl、Mg、Sn、SnO、Pb、ZnまたはSi
(OR)2 (ここで、Rはアルキル、好ましくはC1-4
アルキル、アリール、好ましくはC7-12アリールであ
る)で表わされることが好ましい。式(I)または(I
I)で表わされる色素は、5×10-5〜1×10-2モル
/リットルの濃度で疎水性および/または非プロトン性
の溶媒に溶解させることができる。
In the formula (I) or (II), M is
Two hydrogen atoms, Cu, VO, Co, TiO, Fe, A
lCl, Mg, Sn, SnO, Pb, Zn or Si
(OR) 2 wherein R is alkyl, preferably C 1-4
Alkyl, aryl, preferably C 7-12 aryl). Formula (I) or (I
The dyes represented by I) can be dissolved in hydrophobic and / or aprotic solvents at a concentration of 5 × 10 −5 to 1 × 10 −2 mol / l.

【0039】式(III)で表わされるインジゴイド染
料およびその誘導体。
Indigoid dyes represented by the formula (III) and derivatives thereof.

【0040】[0040]

【化13】 Embedded image

【0041】(式中、A5 は、−Rおよび−CORから
なる群より選ばれ(ここで、Rは、置換および非置換の
炭素数3〜12の脂肪族炭化水素基ならびに置換および
非置換の脂環式炭化水素基からなる群より選ばれる疎水
基である)、かつA6 は、カルボキシル基、ヒドロキシ
アルキル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、カルボキ
シアルキル基、メルカプト基およびホスホノ基からなる
群より選ばれる)。
Wherein A 5 is selected from the group consisting of —R and —COR (where R is a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms and a substituted or unsubstituted And A 6 is a group consisting of a carboxyl group, a hydroxyalkyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a carboxyalkyl group, a mercapto group, and a phosphono group. Selected from).

【0042】式(IV)で表わされるキナクリドン顔料
およびその誘導体。
A quinacridone pigment represented by the formula (IV) and a derivative thereof.

【0043】[0043]

【化14】 Embedded image

【0044】(式中、A5 およびA6 は、式(III)
におけると同義である)。式(V)で表わされるオキサ
ジン染料およびその誘導体。
Wherein A 5 and A 6 are of the formula (III)
Is synonymous with). An oxazine dye represented by the formula (V) and a derivative thereof.

【0045】[0045]

【化15】 Embedded image

【0046】(式中、A5 およびA6 は、式(III)
におけると同義である)。式(VI)で表わされるシア
ニン染料およびその誘導体。
Wherein A 5 and A 6 are of the formula (III)
Is synonymous with). A cyanine dye represented by the formula (VI) and a derivative thereof.

【0047】[0047]

【化16】 Embedded image

【0048】(式中、A5 およびA6 は、式(III)
におけると同義である)。式(VII)で表わされるス
クワリリウム色素およびその誘導体。
Wherein A 5 and A 6 are of the formula (III)
Is synonymous with). A squarylium dye represented by the formula (VII) and a derivative thereof.

【0049】[0049]

【化17】 Embedded image

【0050】(式中、A5 およびA6 は、式(III)
におけると同義である)。式(VIII)で表わされる
アントラキノン染料およびその誘導体。
Wherein A 5 and A 6 are of the formula (III)
Is synonymous with). Anthraquinone dyes represented by the formula (VIII) and derivatives thereof.

【0051】[0051]

【化18】 Embedded image

【0052】(式中、A11、A12、A13、A14、A15
16、A17およびA18は、水素、Cl、Br、F、−
R、−OR、−NRR′、−NCOR(ここで、Rおよ
びR′は、置換および非置換の炭素数3〜12の脂肪族
炭化水素基ならびに置換および非置換の脂環式炭化水素
基からなる群より選ばれる疎水基である)、ならびにカ
ルボキシル基、ヒドロキシアルキル基、ヒドロキシル
基、スルホン酸基、カルボキシアルキル基、メルカプト
基およびホスホノ基からなる群より選ばれるインターロ
ッキング基からなる群より選ばれ、A11〜A18の少なく
とも1つは該インターロッキング基であり、かつA11
18の少なくとも1つは、−R、−OR、−NRR′お
よび−NCORからなる群より選ばれる)。
(Where A 11 , A 12 , A 13 , A 14 , A 15 ,
A 16 , A 17 and A 18 represent hydrogen, Cl, Br, F,-
R, —OR, —NRR ′, and —NCOR (where R and R ′ are each independently a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms and a substituted or unsubstituted alicyclic hydrocarbon group) And a carboxyl group, a hydroxyalkyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a carboxyalkyl group, a mercapto group, and a phosphono group. , A 11 to A 18 are the interlocking groups, and A 11 to
At least one of A 18 is selected from the group consisting of —R, —OR, —NRR ′, and —NCOR).

【0053】式(IX)で表わされるキサンテン染料お
よびその誘導体。
Xanthene dyes represented by the formula (IX) and derivatives thereof.

【0054】[0054]

【化19】 Embedded image

【0055】(式中、R1 は、置換および非置換の炭素
数3〜12の脂肪族炭化水素基ならびに置換および非置
換の脂環式炭化水素基からなる群より選ばれる疎水基で
あり、A21、A22、A23、A24およびA25は、水素、C
l、Br、F、カルボキシル基、スルホン酸基、カルボ
キシアルキル基およびホスホノ基からなる群から選ば
れ、ただし、A21〜A25の少なくとも1つはカルボキシ
ル基、スルホン酸基、カルボキシアルキル基およびホス
ホノ基からなる群より選ばれる)。
(Wherein R 1 is a hydrophobic group selected from the group consisting of substituted and unsubstituted aliphatic hydrocarbon groups having 3 to 12 carbon atoms and substituted and unsubstituted alicyclic hydrocarbon groups, A 21 , A 22 , A 23 , A 24 and A 25 are hydrogen, C
l, Br, F, a carboxyl group, a sulfonic group, a carboxyalkyl group and a phosphono group, provided that at least one of A 21 to A 25 is a carboxyl group, a sulfonic group, a carboxyalkyl group and a phosphono group. Selected from the group consisting of groups).

【0056】式(X)で表わされる金属錯体。A metal complex represented by the formula (X).

【0057】[0057]

【化20】 Embedded image

【0058】(式中、MはNi、PtおよびCuからな
る群より選ばれ、XおよびYは、NH2 、NH、Sおよ
びSeからなる群より選ばれ、A31、A32、A33
34、A 35、A36、A37およびA38は、水素、Cl、B
r、F、−R、−OR、−NRR′、−NCOR(ここ
で、RおよびR′は、置換および非置換の炭素数3〜1
2の脂肪族炭化水素基ならびに置換および非置換の脂環
式炭化水素基からなる群より選ばれる同一のまたは異な
る疎水基である)、ならびにカルボキシル基、ヒドロキ
シアルキル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、カルボ
キシアルキル基、メルカプト基およびホスホノ基からな
る群より選ばれるインターロッキング基からなる群より
選ばれ、ただし、A31〜A38の少なくとも1つは該イン
ターロッキング基であり、かつA31〜A38の少なくとも
1つは、−R、−OR、−NRR′および−NCORか
らなる群より選ばれる)。
(Where M is Ni, Pt and Cu)
X and Y are NHTwo, NH, S and
Selected from the group consisting of31, A32, A33,
A34, A 35, A36, A37And A38Is hydrogen, Cl, B
r, F, -R, -OR, -NRR ', -NCOR (here
Wherein R and R 'are substituted and unsubstituted 3-1 carbon atoms.
Aliphatic hydrocarbon groups and substituted and unsubstituted alicycles
Same or different selected from the group consisting of hydrocarbon groups
Hydrophobic group), carboxyl group, hydroxy
Sialkyl group, hydroxyl group, sulfonic acid group, carbo
Xyalkyl, mercapto and phosphono groups
From the group consisting of interlocking groups selected from
Selected, but A31~ A38At least one of the
A tarlocking group, and A31~ A38At least
One is -R, -OR, -NRR 'and -NCOR.
Selected from the group consisting of:

【0059】本発明に用いられる光増感色素は、適当な
インターロッキング基および適当な疎水基を有する市販
品から選んでもよい。しかし、ほとんどの場合、市販品
として入手し得る有機色素は、必要なインターロッキン
グ基と必要な疎水基のいずれかまたは両方を有していな
い。したがって、市販品として入手できる有機色素また
は従来技術により得られる有機色素を修飾するか、また
は適当な合成スキームを用いることによって、光増感色
素を得ることが好ましい。一般に入手可能な色素を修飾
する方法は、必要なインターロッキング基と必要な疎水
基のいずれかまたは両方を導入する工程を含む。一般に
得られる色素が適当な疎水基を有する場合、それに適当
なインターロッキング基を導入すればよい。一般に入手
し得る色素が適当なインターロッキング基を有する場
合、それに疎水基を導入することもできる。一方、一般
に入手し得る色素に、適当な疎水基およびインターロッ
キング基をそれぞれ導入することができる。一般に、導
入反応は有機溶媒または非極性溶媒中で行なわれるた
め、色素の溶媒における溶解性を考慮すると、疎水基を
予め有するかまたは疎水基が導入された色素に、インタ
ーロッキング基を導入する方が有利である。一方、疎水
基および/またはインターロッキング基が導入された中
間体から色素を合成してもよい。たとえば疎水基が導入
された中間体から色素骨格を合成した後、それにインタ
ーロッキング基を導入することが好ましい。
The photosensitizing dye used in the present invention may be selected from commercial products having a suitable interlocking group and a suitable hydrophobic group. However, in most cases, commercially available organic dyes do not have either or both of the required interlocking groups and the required hydrophobic groups. Therefore, it is preferable to obtain a photosensitizing dye by modifying a commercially available organic dye or an organic dye obtained by a conventional technique, or by using an appropriate synthetic scheme. Commonly available methods for modifying dyes include introducing one or both of the required interlocking groups and the required hydrophobic groups. Generally, when the obtained dye has an appropriate hydrophobic group, an appropriate interlocking group may be introduced into the dye. When a commonly available dye has a suitable interlocking group, a hydrophobic group can be introduced into it. On the other hand, an appropriate hydrophobic group and an interlocking group can be respectively introduced into commonly available dyes. In general, since the introduction reaction is performed in an organic solvent or a non-polar solvent, in consideration of the solubility of the dye in the solvent, it is preferable to introduce an interlocking group into a dye having a hydrophobic group or having a hydrophobic group. Is advantageous. On the other hand, a dye may be synthesized from an intermediate having a hydrophobic group and / or an interlocking group introduced. For example, after synthesizing a dye skeleton from an intermediate having a hydrophobic group introduced therein, it is preferable to introduce an interlocking group therein.

【0060】たとえば、インターロッキング基および疎
水基を有するフタロシアニン誘導体は、後述するよう
に、疎水基を有する中間体から好ましく合成される。
For example, a phthalocyanine derivative having an interlocking group and a hydrophobic group is preferably synthesized from an intermediate having a hydrophobic group, as described later.

【0061】インターロッキング基の1つ−COOH
は、以下のスキームに従って色素またはその中間体に導
入できる。
One of the interlocking groups -COOH
Can be introduced into a dye or an intermediate thereof according to the following scheme.

【0062】[0062]

【化21】 Embedded image

【0063】このスキームにおいて、AlCl3 は二硫
化炭素に溶解され、冷却される。その溶液に塩化オキサ
リルがゆっくり加えられる。二硫化炭素に溶解された色
素原料は、冷却下、塩化オキサリルおよびAlCl3
含む二硫化炭素溶液に滴下される。適当な反応時間の
後、適当な分離工程を経て1以上のカルボキシル基を有
する生成物が得られる。このようなスキームは、以上に
述べた光増感色素の合成に適用できる。
In this scheme, AlCl 3 is dissolved in carbon disulfide and cooled. Oxalyl chloride is slowly added to the solution. The coloring material dissolved in carbon disulfide is dropped into a carbon disulfide solution containing oxalyl chloride and AlCl 3 under cooling. After a suitable reaction time, a product having one or more carboxyl groups is obtained via a suitable separation step. Such a scheme can be applied to the synthesis of the photosensitizing dye described above.

【0064】上述した色素のいくつかについて、カルボ
キシル基導入の具体例を以下に示す。
Specific examples of introduction of a carboxyl group for some of the above dyes are shown below.

【0065】次式に示すスキームに従って、適当な疎水
基を有するフタロシアニン誘導体にカルボキシル基を導
入できる。
According to the scheme shown in the following formula, a carboxyl group can be introduced into a phthalocyanine derivative having a suitable hydrophobic group.

【0066】[0066]

【化22】 Embedded image

【0067】疎水基が導入されたインジゴ誘導体には、
次式に従ってカルボキシル基を導入できる。
The indigo derivative having a hydrophobic group introduced therein includes:
A carboxyl group can be introduced according to the following formula.

【0068】[0068]

【化23】 Embedded image

【0069】疎水基が導入されたキナクリドン誘導体に
は、次式に従ってカルボキシル基を導入できる。
A carboxyl group can be introduced into a quinacridone derivative having a hydrophobic group introduced therein according to the following formula.

【0070】[0070]

【化24】 Embedded image

【0071】疎水基が導入されたオキサジン誘導体(ジ
オキサジン誘導体)には、次式に従ってカルボキシル基
を導入できる。
A carboxyl group can be introduced into an oxazine derivative (dioxazine derivative) into which a hydrophobic group has been introduced according to the following formula.

【0072】[0072]

【化25】 Embedded image

【0073】インターロッキング基の1つ−SO3
は、以下のスキームに従って色素またはその中間体に導
入できる。
One of the interlocking groups —SO 3 H
Can be introduced into a dye or an intermediate thereof according to the following scheme.

【0074】[0074]

【化26】 Embedded image

【0075】このスキームにおいて、濃硫酸に攪拌しな
がら原料をゆっくり加える。80℃で1時間反応させて
から、反応混合物を氷水に注ぐ。濾過して、固体をアル
カリ水溶液で中和し、濾過して乾燥し、1以上のスルホ
ン酸基を有する生成物を得る。この反応も、以上に述べ
た光増感色素の合成に適用できる。
In this scheme, the raw materials are slowly added to concentrated sulfuric acid with stirring. After reacting at 80 ° C. for 1 hour, the reaction mixture is poured into ice water. Filter and neutralize the solid with aqueous alkali, filter and dry to obtain a product with one or more sulfonic acid groups. This reaction can also be applied to the synthesis of the photosensitizing dye described above.

【0076】また、アルキル基等の疎水基を有する色素
またはそのための中間体を得るため、次式で表わされる
反応を用いることができる。
In order to obtain a dye having a hydrophobic group such as an alkyl group or an intermediate therefor, a reaction represented by the following formula can be used.

【0077】[0077]

【化27】 Embedded image

【0078】[0078]

【化28】 Embedded image

【0079】[0079]

【化29】 Embedded image

【0080】本発明において、光増感色素は、疎水性お
よび/または非プロトン性の溶媒に溶解される。溶媒に
は、上述したような適当な有機溶媒が用いられる。常法
に従って精製された溶媒が好ましく用いられる。また溶
媒の使用に先立って、必要に応じて蒸留および/または
乾燥を行ない、より純度の高い溶媒を得てもよい。本発
明において、色素は、1×10-5モル/リットル以上、
好ましくは5×10-5〜1×10-2モル/リットルの濃
度で疎水性および/または非プロトン性の溶媒中に溶解
させることができる。溶媒中の色素の濃度は、使用する
色素、溶媒の種類、色素付着工程のための条件等に応じ
て調整することができる。
In the present invention, the photosensitizing dye is dissolved in a hydrophobic and / or aprotic solvent. As the solvent, an appropriate organic solvent as described above is used. A solvent purified according to a conventional method is preferably used. Further, prior to use of the solvent, distillation and / or drying may be performed as necessary to obtain a higher purity solvent. In the present invention, the dye is 1 × 10 −5 mol / liter or more,
Preferably, it can be dissolved in a hydrophobic and / or aprotic solvent at a concentration of 5 × 10 −5 to 1 × 10 −2 mol / liter. The concentration of the dye in the solvent can be adjusted according to the dye to be used, the type of the solvent, the conditions for the dye attaching step, and the like.

【0081】色素を半導体に付着させるため、色素の溶
液が半導体に接触させられる。色素の付着は、半導体の
色素溶液への浸漬、または色素溶液の半導体への塗布に
よって達成することができる。浸漬方法では、半導体を
収容することができる適当な容器に色素溶液を充填し、
その溶液に半導体の全体を漬けるか、または半導体の所
望の部分のみを漬けて、所定の時間保持することができ
る。たとえば、室温において大気圧下で浸漬を行なうこ
とができる。しかし、限定されることなく必要に応じ
て、溶液および雰囲気の温度および圧力を変えることが
できる。浸漬時間は、たとえば5分〜96時間程度とす
ることができるが特に限定されるものではない。使用す
る色素、溶媒の種類、溶液の濃度等に応じて浸漬時間を
調整することができる。浸漬は、1回または複数回行な
うことができる。本発明によれば、十分な濃度の色素を
含有する溶液が得られるため、半導体を色素溶液に浸漬
することによって、半導体に十分な量の色素を付着させ
ることができる。しかし、必要に応じて、半導体上に存
在する色素の濃度を上げるための処理を行なってもよ
い。また、浸漬または塗布の工程の後、適宜乾燥を行な
ってもよい。上述した方法により半導体に吸着された色
素は、光エネルギにより電子を半導体に送る光増感剤と
して機能する。一般に、色素は、インターロッキング基
を介して半導体に固定される。インターロッキング基
は、励起状態の色素と半導体の伝導帯との間の電子の移
動を容易にする電気的結合を提供する。
To attach the dye to the semiconductor, a solution of the dye is contacted with the semiconductor. Attachment of the dye can be achieved by immersing the semiconductor in the dye solution or applying the dye solution to the semiconductor. In the immersion method, the dye solution is filled in an appropriate container capable of housing the semiconductor,
The entire semiconductor or only a desired portion of the semiconductor can be immersed in the solution and held for a predetermined time. For example, immersion can be performed at room temperature under atmospheric pressure. However, the temperature and pressure of the solution and the atmosphere can be changed as required without limitation. The immersion time can be, for example, about 5 minutes to 96 hours, but is not particularly limited. The immersion time can be adjusted according to the type of dye, solvent used, concentration of the solution, and the like. The immersion can be performed once or multiple times. According to the present invention, a solution containing a sufficient concentration of the dye can be obtained, so that a sufficient amount of the dye can be attached to the semiconductor by immersing the semiconductor in the dye solution. However, if necessary, a process for increasing the concentration of the dye existing on the semiconductor may be performed. After the dipping or coating step, drying may be performed as appropriate. The dye adsorbed on the semiconductor by the method described above functions as a photosensitizer that sends electrons to the semiconductor by light energy. Generally, the dye is fixed to the semiconductor via an interlocking group. The interlocking group provides an electrical bond that facilitates electron transfer between the excited state dye and the conduction band of the semiconductor.

【0082】本発明による光電変換材料は、太陽電池、
光スイッチング装置、センサ等の光電変換装置に適用さ
れる。本発明によれば、たとえば図1に示すような太陽
電池が提供される。太陽電池において、透明性導電膜6
がコートされたガラス板などの支持体7上に、酸化チタ
ンなどの半導体層5が形成される。半導体層5の表面に
は、光増感色素4が付着される。支持体7上に、導電膜
6、半導体層5および色素4を順に堆積させて、電極を
得る。対電極は、ガラス板などの支持体1と、それにコ
ーティングされた透明性導電膜2とを有する。これらの
電極間に電解質3が充填され、太陽電池が構成される。
支持体上に形成された半導体層に、上述したように色素
を付着させて光電変換材料を得る。得られた光電変換材
料を導電膜および電解質と組合せて光電変換装置である
太陽電池が得られる。導電膜は、特に限定されることな
く、たとえば、ITO、SnO2 等の透明導電材料から
好ましく構成される。導電膜は、常法によって形成する
ことができる。電解質には、湿式太陽電池に一般に用い
られているものを好ましく用いることができる。
The photoelectric conversion material according to the present invention comprises a solar cell,
It is applied to photoelectric conversion devices such as optical switching devices and sensors. According to the present invention, for example, a solar cell as shown in FIG. 1 is provided. In a solar cell, a transparent conductive film 6
A semiconductor layer 5 such as titanium oxide is formed on a support 7 such as a glass plate coated with. The photosensitizing dye 4 is attached to the surface of the semiconductor layer 5. The conductive film 6, the semiconductor layer 5, and the dye 4 are sequentially deposited on the support 7 to obtain an electrode. The counter electrode has a support 1 such as a glass plate and a transparent conductive film 2 coated on the support. The electrolyte 3 is filled between these electrodes to form a solar cell.
The dye is attached to the semiconductor layer formed on the support as described above to obtain a photoelectric conversion material. By combining the obtained photoelectric conversion material with a conductive film and an electrolyte, a solar cell as a photoelectric conversion device is obtained. The conductive film is not particularly limited, and is preferably made of, for example, a transparent conductive material such as ITO and SnO 2 . The conductive film can be formed by an ordinary method. As the electrolyte, those generally used for wet solar cells can be preferably used.

【0083】太陽電池における色素に太陽光を照射する
と、色素は可視領域の光を吸収して励起する。この励起
によって発生する電子は、半導体層5に移動し、次い
で、透明導電膜6を通って対電極の透明性導電膜2に移
動する。対電極に移動した電子は、電解質3中の酸化還
元系を還元する。一方、半導体に電子を移動させた色素
4は、酸化体の状態になっているが、この酸化体は、電
解質中の酸化還元系によって還元されもとの状態に戻
る。このようなプロセスにおける電子の流れを介して、
光エネルギは連続的に電気エネルギに変換される。
When the dye in the solar cell is irradiated with sunlight, the dye absorbs light in the visible region and excites it. The electrons generated by this excitation move to the semiconductor layer 5 and then to the transparent conductive film 2 of the counter electrode through the transparent conductive film 6. The electrons transferred to the counter electrode reduce the oxidation-reduction system in the electrolyte 3. On the other hand, the dye 4, which has transferred electrons to the semiconductor, is in an oxidized state, which is reduced by an oxidation-reduction system in the electrolyte and returns to the original state. Through the flow of electrons in such a process,
Light energy is continuously converted to electrical energy.

【0084】以下の実施例により本発明をさらに詳しく
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the present invention is limited thereto.

【0085】[0085]

【実施例】【Example】

実施例1 酸化チタン多孔質膜の調製 市販の酸化チタン粒子(テイカ株式会社製、商品名AM
T−600、アナターゼ型結晶、平均粒径30nm、比
表面積50m2 /g)4.0gを、エチレングリコール
モノメチルエーテル20ml中に、ガラスビーズととも
にペイントシェイカーで6時間分散させ、酸化チタン懸
濁液を得た。次いで、得られた酸化チタン懸濁液を、ド
クターブレード法によりガラス板に塗布し、300℃で
30分間予備乾燥し、次いで500℃で40分間焼成
し、酸化チタン膜を得た。
Example 1 Preparation of Titanium Oxide Porous Membrane Commercially available titanium oxide particles (trade name: AM, manufactured by Teica Corporation)
4.0 g of T-600, anatase type crystal, average particle diameter of 30 nm, specific surface area of 50 m 2 / g) were dispersed together with glass beads in 20 ml of ethylene glycol monomethyl ether with a paint shaker for 6 hours. Obtained. Next, the obtained titanium oxide suspension was applied to a glass plate by a doctor blade method, preliminarily dried at 300 ° C. for 30 minutes, and then baked at 500 ° C. for 40 minutes to obtain a titanium oxide film.

【0086】光増感剤フタロシアニン誘導体の調製 次に示す合成スキームに従ってフタロシアニン誘導体を
得た。
Preparation of Photosensitizer Phthalocyanine Derivative A phthalocyanine derivative was obtained according to the following synthesis scheme.

【0087】[0087]

【化30】 Embedded image

【0088】ジペントキシジニトリルベンゼン0.75
g(2.5mmol)、ジニトリル安息香酸ペンチルエ
ステル(0.6g,2.5mmol)、CuCl0.1
24g(1.26mmol)を、無水1−ペンタノール
20mlに加え、アルゴンガスを吹込みながら還流し、
これにDBU0.76g(5.0mmol)をゆっくり
滴下した後、7時間還流を行なった。反応終了後、反応
混合物を常温に冷却してから、これにK2 CO3 を加
え、一晩攪拌を行なった。反応混合物を濾過し、濾液中
の溶媒を蒸発させて青い固体を得た。この固体をカラム
クロマトグラフィーで精製した(塩化メチレン:メタノ
ール)。生成物を2−プロパノール中で再結晶し、0.
5gのフタロシアニン誘導体を得た(収率:45%)。
Dipentoxydinitrile benzene 0.75
g (2.5 mmol), pentyl dinitrile benzoate (0.6 g, 2.5 mmol), CuCl 0.1
24 g (1.26 mmol) was added to 20 ml of anhydrous 1-pentanol, refluxed while blowing argon gas,
After 0.76 g (5.0 mmol) of DBU was slowly added dropwise thereto, the mixture was refluxed for 7 hours. After the reaction was completed, the reaction mixture was cooled to room temperature, K 2 CO 3 was added thereto, and the mixture was stirred overnight. The reaction mixture was filtered and the solvent in the filtrate was evaporated to give a blue solid. This solid was purified by column chromatography (methylene chloride: methanol). The product was recrystallized in 2-propanol to give 0.
5 g of a phthalocyanine derivative was obtained (yield: 45%).

【0089】IR(KBr):2940,2870(C
−H),1095(C−O),1689(C=O)cm
-1 元素分析:C54598 8 Cu C H N 計算値(%) 64.3 5.60 11.1 実測値(%) 64.5 5.81 11.1 光電変換材料の調製 得られたフタロシアニン誘導体をクロロホルムに溶解し
た。溶液におけるこの色素の濃度は5×10-4モル/l
であった。次に、酸化チタン膜でコーティングされたガ
ラス板を、この溶液中に30分間保持し、色素を酸化チ
タン膜に付着させた。これにより、酸化チタン半導体膜
に色素が付着された光電変換材料が得られた。
IR (KBr): 2940, 2870 (C
-H), 1095 (C-O), 1689 (C = O) cm
-1 Elemental analysis: C 54 H 59 N 8 O 8 Cu C H N calc (%) 64.3 5.60 11.1 Found (%) Preparation of 64.5 5.81 11.1 photoelectric conversion material The obtained phthalocyanine derivative was dissolved in chloroform. The concentration of this dye in the solution is 5 × 10 -4 mol / l
Met. Next, the glass plate coated with the titanium oxide film was kept in this solution for 30 minutes to allow the dye to adhere to the titanium oxide film. Thus, a photoelectric conversion material in which a dye was attached to the titanium oxide semiconductor film was obtained.

【0090】太陽電池の調製 得られた光電変換材料を一方の電極として用い、白金層
を有する透明導電性ガラス板を対電極として用いた。2
つの電極の間に電解質を挿入し、それらの側面を樹脂で
シールした。各電極にリード線を取付けて、太陽電池を
得た。電解質は、アセトニトリル/炭酸エチレン(体積
比1:4)の混合溶媒に、ヨウ化テトラプロピルアンモ
ニウムおよびヨウ素を、それぞれ0.46モル/lおよ
び0.06モル/lの濃度で溶解することにより調製し
た。得られた太陽電池に、100W/m2 の強度の光
(AM1.5ソーラーシミュレータ)を照射したとこ
ろ、5.4%のη(変換効率)が得られた。この結果
は、本発明による太陽電池が有用であることを示してい
る。また、ソーラーシミュレータにおいて太陽電池に1
日8時間光を照射したところ、1年たっても変換効率の
低下は認められなかった。
Preparation of Solar Cell The obtained photoelectric conversion material was used as one electrode, and a transparent conductive glass plate having a platinum layer was used as a counter electrode. 2
An electrolyte was inserted between the two electrodes and their sides were sealed with resin. A lead wire was attached to each electrode to obtain a solar cell. The electrolyte was prepared by dissolving tetrapropylammonium iodide and iodine at a concentration of 0.46 mol / l and 0.06 mol / l, respectively, in a mixed solvent of acetonitrile / ethylene carbonate (volume ratio 1: 4). did. When the obtained solar cell was irradiated with light (AM1.5 solar simulator) having an intensity of 100 W / m 2 , η (conversion efficiency) of 5.4% was obtained. This result indicates that the solar cell according to the present invention is useful. Also, in the solar simulator, 1
Irradiation for 8 hours a day showed no decrease in conversion efficiency even after one year.

【0091】比較例1 光電変換材料の調製において、溶媒としてエタノール、
色素として次式のフタロシアニンを用いた以外は、実施
例1と同様にして光電変換材料および太陽電池を調製し
た。
Comparative Example 1 In the preparation of a photoelectric conversion material, ethanol was used as a solvent,
A photoelectric conversion material and a solar cell were prepared in the same manner as in Example 1, except that the phthalocyanine represented by the following formula was used as a dye.

【0092】[0092]

【化31】 Embedded image

【0093】得られた太陽電池にソーラーシミュレータ
において100W/m2 の強度の光を照射したところ、
1.1%のηが得られた。
When the obtained solar cell was irradiated with light of 100 W / m 2 in a solar simulator,
An η of 1.1% was obtained.

【0094】実施例2 光増感色素の合成 次のスキームに従ってフタロシアニン誘導体を合成し
た。
Example 2 Synthesis of Photosensitizing Dye A phthalocyanine derivative was synthesized according to the following scheme.

【0095】[0095]

【化32】 Embedded image

【0096】中間体bの合成 t−ブタノール80mlとn−ペンタノール10mlを
200ml容のフラスコに入れ、攪拌しながらこれにカ
リウム2.5gを少しずつ加えた。カリウムを完全に溶
解してから、化合物a9.2g(0.028mol)を
それに加えた。攪拌しながら5時間還流を行なった。反
応混合物を常温に冷却した後、30%の塩化ナトリウム
溶液50mlをそれに加えて、反応混合物をクロロホル
ムで抽出した。クロロホルムを蒸発させた後、残渣にヘ
キサンを加え、混合物を濾過し、不溶物を除去した。濾
液をカラムクロマトグラフィーで分離した(ヘキサン:
酢酸エチル=25:1)。その結果、黄色い液体4.7
gを得た(収率:50%)。
Synthesis of Intermediate b 80 ml of t-butanol and 10 ml of n-pentanol were placed in a 200 ml flask, and 2.5 g of potassium was added little by little with stirring. After the potassium was completely dissolved, 9.2 g (0.028 mol) of compound a was added thereto. The mixture was refluxed for 5 hours while stirring. After cooling the reaction mixture to room temperature, 50 ml of a 30% sodium chloride solution was added thereto and the reaction mixture was extracted with chloroform. After evaporating the chloroform, hexane was added to the residue and the mixture was filtered to remove insolubles. The filtrate was separated by column chromatography (hexane:
Ethyl acetate = 25: 1). As a result, the yellow liquid 4.7
g was obtained (yield: 50%).

【0097】NMR(CDCl3 ):δ=7.64(3
H);δ=4.45(s,2H);δ=3.46(t,
2H);δ=1.60(m,2H);δ=1.28
(m,4H);δ=0.88(t,3H) フタロシアニン誘導体cの合成 中間体b3.4g(0.01mol)、過剰のCuCN
(4.5g,0.05mol)およびDMF20ml
を、50ml容のフラスコに入れ、8時間還流した。混
合物を常温に戻した後、アンモニア水50mlをそこに
注ぎ、混合物を20分間かき混ぜてから濾過した。得ら
れた固体を、中性になるまで水で洗い、次いでヘキサン
により抽出した。得られた濃い緑色の固体をカラムクロ
マトグラフィーで分離し(クロロホルム)、青い固体c
1.1gを得た(収率:45%)。
NMR (CDCl 3 ): δ = 7.64 (3
H); δ = 4.45 (s, 2H); δ = 3.46 (t,
2H); δ = 1.60 (m, 2H); δ = 1.28
(M, 4H); δ = 0.88 (t, 3H) Synthesis of phthalocyanine derivative c Intermediate b 3.4 g (0.01 mol), excess CuCN
(4.5 g, 0.05 mol) and DMF 20 ml
Was placed in a 50 ml flask and refluxed for 8 hours. After the mixture was returned to room temperature, 50 ml of aqueous ammonia was poured therein, and the mixture was stirred for 20 minutes and then filtered. The resulting solid was washed with water until neutral and then extracted with hexane. The resulting dark green solid was separated by column chromatography (chloroform) to give a blue solid c.
1.1 g were obtained (yield: 45%).

【0098】IR(KBr):ν=2860/2940
cm-1(C−H);1100cm-1(C−O) フタロシアニン誘導体dの合成 AlCl3 0.15g(1.1mmol)を二硫化炭素
10mlに溶解し、10℃に冷却した。これに塩化オキ
サリル0.14g(1.1mmol)をゆっくり加え
た。予め二硫化炭素5mlに溶解したフタロシアニン誘
導体c0.98g(1mmol)を液温が10℃を超え
ないようにAlCl3 および塩化オキサリルを含む溶液
に滴下し、2時間反応させた後、氷水100mlに入れ
て、塩酸で中和し、四塩化炭素で抽出した。0.58g
のフタロシアニン誘導体dを得た(収率:50%)。
IR (KBr): ν = 2860/2940
cm -1 (CH); 1100 cm -1 (CO) Synthesis of phthalocyanine derivative d 0.15 g (1.1 mmol) of AlCl 3 was dissolved in 10 ml of carbon disulfide and cooled to 10 ° C. Oxalyl chloride (0.14 g, 1.1 mmol) was slowly added thereto. 0.98 g (1 mmol) of the phthalocyanine derivative c previously dissolved in 5 ml of carbon disulfide is dropped into a solution containing AlCl 3 and oxalyl chloride so that the liquid temperature does not exceed 10 ° C., and the mixture is reacted for 2 hours. And neutralized with hydrochloric acid and extracted with carbon tetrachloride. 0.58g
Was obtained (yield: 50%).

【0099】IR(KBr):ν=2860/2940
cm-1(C−H);1100cm-1(C−O);169
0cm-1(C=O) 光電変換材料および太陽電池の調製 フタロシアニン誘導体dを光増感剤として用いた以外は
実施例1と同様にして光電変換材料および太陽電池を得
た。得られた太陽電池にソーラーシミュレータで100
W/m2 の強度の光を照射したところ、ηは4.7%で
あった。
IR (KBr): ν = 2860/2940
cm -1 (CH); 1100 cm -1 (CO);
Preparation of 0 cm -1 (C = O) Photoelectric Conversion Material and Solar Cell A photoelectric conversion material and a solar cell were obtained in the same manner as in Example 1 except that the phthalocyanine derivative d was used as a photosensitizer. The obtained solar cell is 100
Irradiation with light having an intensity of W / m 2 revealed that η was 4.7%.

【0100】実施例3 光増感剤の合成 次のスキームに従って光増感剤を合成した。Example 3 Synthesis of Photosensitizer A photosensitizer was synthesized according to the following scheme.

【0101】[0101]

【化33】 Embedded image

【0102】カルバゾール23.66g(0.16mo
l)、水酸化カリウム14.45g(0.226mo
l)、水30gおよびキシリン100gを、Dean−
stark装置を取付けた500ml容の四つ口フラス
コに入れ、還流した。約30gの水を分収してから、反
応液を90〜100℃まで冷却し、臭化ヘキシル33g
(0.2mol)を約25分間かけてそれに滴下し、次
いで1時間還流した。95%の収率で9−ヘキシルカル
バゾールが得られた。
23.66 g of carbazole (0.16 mol
l), potassium hydroxide 14.45g (0.226mo
l), 30 g of water and 100 g of xylin were added to Dean-
The mixture was placed in a 500 ml four-necked flask equipped with a star apparatus and refluxed. After collecting about 30 g of water, the reaction solution was cooled to 90 to 100 ° C., and 33 g of hexyl bromide was obtained.
(0.2 mol) was added dropwise over about 25 minutes and then refluxed for 1 hour. 9-hexylcarbazole was obtained in a yield of 95%.

【0103】反応液の温度を70℃に制御し、70.8
%の硝酸35.86g(0.403mol)およびそれ
と等量の水を内温が上がらないようにゆっくり滴下し
た。さらに、この温度で1時間反応した後、86.7%
の水酸化カリウム20g(0.375mol)を水50
mlに溶かして反応液に加えた。収率90%で3−ニト
ロ−9−ヘキシルカルバゾールが得られた(GC分
析)。
The temperature of the reaction solution was controlled at 70 ° C.
35.86 g (0.403 mol) of nitric acid and an equivalent amount of water were slowly added dropwise so that the internal temperature did not rise. Further, after reacting at this temperature for 1 hour, 86.7%
20 g (0.375 mol) of potassium hydroxide in water 50
It was dissolved in ml and added to the reaction solution. 3-Nitro-9-hexylcarbazole was obtained in 90% yield (GC analysis).

【0104】反応液の温度を60℃以上に保ち、キシレ
ン250gを加え、反応液を約70℃の湯400mlで
数回洗った。反応液にPd−C(5%)1.0gを加
え、オートクレーブにおいて水素で還元した。反応混合
物を濾過し、濾液を蒸発させ、3−アミノ−9−ヘキシ
ルカルバゾール34.5gを得た(収率:90%)。
The temperature of the reaction solution was maintained at 60 ° C. or higher, 250 g of xylene was added, and the reaction solution was washed several times with 400 ml of hot water at about 70 ° C. 1.0 g of Pd-C (5%) was added to the reaction solution, which was reduced with hydrogen in an autoclave. The reaction mixture was filtered and the filtrate was evaporated, yielding 34.5 g of 3-amino-9-hexylcarbazole (yield: 90%).

【0105】NMR(CDCl3 ):δ=6.54−
7.74(m,7H);δ=4.10(t,2H);δ
=3.35(b,2H) 3−アミノ−9−ヘキシルカルバゾール20.3g
(0.09mol)およびトリエチルアミン10.3g
を、o−ジクロロベンゼン300gに入れ、25〜35
℃でクロラニル15g(0.61mol)を1時間かけ
てそれに加えた。25〜35℃で1時間反応を行なっ
た。反応混合物に塩化ベンゼンスルホニル12g(0.
067mol)を加え、2時間還流した。溶媒を蒸発さ
せ、残渣をクロロホルム中で再結晶し、ジオキサジン2
4gを得た(収率:75%)。
NMR (CDCl 3 ): δ = 6.54-
7.74 (m, 7H); δ = 4.10 (t, 2H); δ
= 3.35 (b, 2H) 3-amino-9-hexylcarbazole 20.3 g
(0.09 mol) and 10.3 g of triethylamine
Is added to 300 g of o-dichlorobenzene, and 25 to 35
At C, 15 g (0.61 mol) of chloranil were added thereto over 1 hour. The reaction was performed at 25 to 35 ° C for 1 hour. To the reaction mixture was added 12 g of benzenesulfonyl chloride (0.
067 mol) and refluxed for 2 hours. The solvent is evaporated and the residue is recrystallized in chloroform to give dioxazine 2
4 g were obtained (yield: 75%).

【0106】AlCl3 0.15g(1.1mmol)
を二硫化炭素10mlに溶解して10℃に冷却した。こ
れに塩化オキサリル0.14g(1.1mmol)をゆ
っくり加えた。予め二硫化炭素5mlに溶解したジオキ
サジン0.7g(1mmol)を、液温が10℃を超え
ないように、AlCl3 および塩化オキサリルを含む溶
液に滴下し、2時間反応させ、次いで氷水100mlに
入れ、塩酸で中和し、四塩化炭素で抽出した。0.45
gのジオキサジン誘導体を得た(収率:57%)。
0.15 g (1.1 mmol) of AlCl 3
Was dissolved in 10 ml of carbon disulfide and cooled to 10 ° C. Oxalyl chloride (0.14 g, 1.1 mmol) was slowly added thereto. 0.7 g (1 mmol) of dioxazine previously dissolved in 5 ml of carbon disulfide is added dropwise to a solution containing AlCl 3 and oxalyl chloride so that the liquid temperature does not exceed 10 ° C., and the mixture is allowed to react for 2 hours. , Neutralized with hydrochloric acid and extracted with carbon tetrachloride. 0.45
g of dioxazine derivative was obtained (yield: 57%).

【0107】光電変換材料および太陽電池の調製 得られたジオキサジン誘導体を光増感剤として用いた以
外は、実施例1と同様にして光電変換材料および太陽電
池を得た。得られた太陽電池にソーラーシミュレータに
おいて100W/m2 の強度の光を照射したところ、η
は4.5%であった。
Preparation of Photoelectric Conversion Material and Solar Cell A photoelectric conversion material and a solar cell were obtained in the same manner as in Example 1, except that the obtained dioxazine derivative was used as a photosensitizer. When the obtained solar cell was irradiated with light having an intensity of 100 W / m 2 in a solar simulator, η
Was 4.5%.

【0108】実施例4 次の合成スキームに従ってインジゴ誘導体を得た。Example 4 An indigo derivative was obtained according to the following synthesis scheme.

【0109】[0109]

【化34】 Embedded image

【0110】フタロシアニン誘導体dの合成と同様の方
法を用いてカルボキシル基を導入した。インジゴ誘導体
を光増感剤として用いる以外は、実施例1と同様にして
光電変換材料および太陽電池を得た。得られた太陽電池
にソーラーシミュレータにおいて100W/m2 の強度
の光を照射したところ、ηは4.1%であった。
A carboxyl group was introduced using the same method as in the synthesis of the phthalocyanine derivative d. A photoelectric conversion material and a solar cell were obtained in the same manner as in Example 1, except that the indigo derivative was used as a photosensitizer. When the obtained solar cell was irradiated with light having an intensity of 100 W / m 2 in a solar simulator, η was 4.1%.

【0111】実施例5 以下の式で表わされる色素を光増感剤として用いた。Example 5 A dye represented by the following formula was used as a photosensitizer.

【0112】[0112]

【化35】 Embedded image

【0113】色素を、2×10-4モル/リットルの濃度
でアセトンに溶解した。この色素溶液を用いた以外は、
実施例1と同様にして光電変換材料および太陽電池を調
製した。得られた太陽電池にソーラーシミュレータにお
いて100W/m2 の強度の光を照射したところ、ηは
2.1%であった。
The dye was dissolved in acetone at a concentration of 2 × 10 -4 mol / l. Except using this dye solution,
In the same manner as in Example 1, a photoelectric conversion material and a solar cell were prepared. When the obtained solar cell was irradiated with light having an intensity of 100 W / m 2 using a solar simulator, η was 2.1%.

【0114】比較例2 色素溶液のための溶媒としてメタノールを用いた以外
は、実施例5と同様にして光電変換材料および太陽電池
を調製した。得られた太陽電池のηは1.1%であっ
た。
Comparative Example 2 A photoelectric conversion material and a solar cell were prepared in the same manner as in Example 5, except that methanol was used as a solvent for the dye solution. Η of the obtained solar cell was 1.1%.

【0115】実施例6 実施例1と同様に酸化チタン懸濁液を調製した。次い
で、酸化チタン懸濁液を、ドクターブレード法に従い、
10μm程度の厚みでガラス板に塗布し、300℃で3
0分間予備乾燥し、次いで500℃で40分間焼成し、
厚さ8μm程度の酸化チタン膜を得た。
Example 6 A titanium oxide suspension was prepared in the same manner as in Example 1. Next, the titanium oxide suspension was subjected to a doctor blade method,
Apply to glass plate with thickness of about 10μm,
Pre-dry for 0 minutes, then bake at 500 ° C for 40 minutes,
A titanium oxide film having a thickness of about 8 μm was obtained.

【0116】次の合成スキームに従ってフタロシアニン
誘導体を得た。
The phthalocyanine derivative was obtained according to the following synthesis scheme.

【0117】[0117]

【化36】 Embedded image

【0118】得られた色素を2×10-4モル/リットル
の濃度でアセトニトリルに溶解した。次に、この色素溶
液を用いて、実施例1と同様にして光電変換材料および
太陽電池を調製した。得られた太陽電池にソーラーシミ
ュレータにおいて100W/m2 の強度の光を照射した
ところ、ηは4.1%であった。
The obtained dye was dissolved in acetonitrile at a concentration of 2 × 10 -4 mol / l. Next, using this dye solution, a photoelectric conversion material and a solar cell were prepared in the same manner as in Example 1. When the obtained solar cell was irradiated with light having an intensity of 100 W / m 2 in a solar simulator, η was 4.1%.

【0119】比較例3 次式で表わされる色素をエタノールに溶解した以外は、
実施例1と同様にして光電変換材料および太陽電池を得
た。
Comparative Example 3 A dye represented by the following formula was dissolved in ethanol.
In the same manner as in Example 1, a photoelectric conversion material and a solar cell were obtained.

【0120】[0120]

【化37】 Embedded image

【0121】得られた太陽電池にソーラーシミュレータ
において100W/m2 の強度の光を照射したところ、
ηは1.8%であった。
When the obtained solar cell was irradiated with light of 100 W / m 2 in a solar simulator,
η was 1.8%.

【0122】実施例7 次のスキームに従ってフタロシアニン誘導体を得た。Example 7 A phthalocyanine derivative was obtained according to the following scheme.

【0123】[0123]

【化38】 Embedded image

【0124】得られたフタロシアニン誘導体を、5×1
-4モル/リットルの濃度でヘキサンに溶解した。この
溶液を用いて実施例6と同様に光電変換材料および太陽
電池を得た。得られた太陽電池にソーラーシミュレータ
で100W/m2 の強度の光を照射したところ、ηは
2.7%であった。
The obtained phthalocyanine derivative was added to 5 × 1
It was dissolved in hexane at a concentration of 0-4 mol / l. Using this solution, a photoelectric conversion material and a solar cell were obtained in the same manner as in Example 6. When the obtained solar cell was irradiated with light having an intensity of 100 W / m 2 by a solar simulator, η was 2.7%.

【0125】実施例8 次の合成スキームに従ってフタロシアニン誘導体を得
た。
Example 8 A phthalocyanine derivative was obtained according to the following synthesis scheme.

【0126】[0126]

【化39】 Embedded image

【0127】得られたフタロシアニン誘導体を5×10
-4モル/リットルの濃度で酢酸エチルに溶解した。得ら
れた色素溶液を用いて、実施例6と同様にして光電変換
材料および太陽電池を調製した。得られた太陽電池にソ
ーラーシミュレータにおいて100W/m2 の強度の光
を照射したところ、ηは2.9%であった。
The obtained phthalocyanine derivative was added to 5 × 10
Dissolved in ethyl acetate at a concentration of -4 mol / l. Using the obtained dye solution, a photoelectric conversion material and a solar cell were prepared in the same manner as in Example 6. When the obtained solar cell was irradiated with light having an intensity of 100 W / m 2 using a solar simulator, η was 2.9%.

【0128】[0128]

【発明の効果】本発明において、光増感色素を溶解する
ために用いられる疎水性および/または非プロトン性溶
媒は、水および/またはプロトンの半導体表面への悪影
響を排除することができ、その結果、十分な量の色素の
半導体表面への付着を確実にする。半導体表面に色素が
付着するのを阻害する要因を取除くことによって、光電
変換効率の高い材料および素子を得ることができる。本
発明は、シンプルな工程において安いコストで効率の高
い光電変換材料および装置を提供することができる。ま
た、本発明に従って少なくとも1個のインターロッキン
グ基および少なくとも1個の疎水基を有する光増感色素
は、疎水性および/または非プロトン性の溶媒に比較的
高い濃度で溶解する。疎水基を有するそのような色素
は、適当な疎水性および/または非プロトン性の溶媒を
用いて、高い濃度で半導体に付着させることができる。
したがって、本発明は、高い効率を有する光電変換材料
を提供できる。そのような材料は、種々の光電変換素子
に有用である。また、光電変換材料の製造における疎水
性溶媒の使用は、水分の混入を防ぎ、半導体を水分から
守る。その結果、耐久性に優れた光電変換材料を得るこ
とができる。本発明による光電変換材料は、特に太陽電
池に有用であり、廉価でかつ高い光電変換効率を有する
太陽電池をもたらすことができる。
In the present invention, the hydrophobic and / or aprotic solvent used for dissolving the photosensitizing dye can eliminate adverse effects of water and / or protons on the semiconductor surface. As a result, a sufficient amount of the dye adheres to the semiconductor surface. By removing factors that hinder the dye from adhering to the semiconductor surface, a material and a device with high photoelectric conversion efficiency can be obtained. The present invention can provide a highly efficient photoelectric conversion material and device at a low cost in a simple process. Also, according to the present invention, photosensitizing dyes having at least one interlocking group and at least one hydrophobic group are soluble in hydrophobic and / or aprotic solvents at relatively high concentrations. Such a dye having a hydrophobic group can be attached to the semiconductor at a high concentration using a suitable hydrophobic and / or aprotic solvent.
Therefore, the present invention can provide a photoelectric conversion material having high efficiency. Such a material is useful for various photoelectric conversion elements. In addition, the use of a hydrophobic solvent in the production of a photoelectric conversion material prevents entry of moisture and protects the semiconductor from moisture. As a result, a photoelectric conversion material having excellent durability can be obtained. The photoelectric conversion material according to the present invention is particularly useful for a solar cell, and can provide an inexpensive solar cell having high photoelectric conversion efficiency.

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

【図1】本発明により形成された光電変換材料および太
陽電池を模式的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a photoelectric conversion material and a solar cell formed according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 支持体 2 透明性導電膜 3 電解質 4 色素 5 半導体層 6 透明性導電膜 7 支持体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Support 2 Transparent conductive film 3 Electrolyte 4 Dye 5 Semiconductor layer 6 Transparent conductive film 7 Support

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有機化合物色素および有機金属化合物色
素からなる群より選ばれる少なくともいずれかからなる
光電変換材料用光増感剤であって、 前記有機化合物色素および前記有機金属化合物色素は、
少なくとも1個のインターロッキング基と、1価の置換
および非置換脂肪族炭化水素基ならびに1価の置換およ
び非置換脂環式炭化水素基からなる群より選ばれる少な
くとも1個の疎水基とを有し、 前記疎水基は、前記色素において金属に直接結合する基
を構成するものではなく、かつ前記有機化合物色素およ
び前記有機金属化合物色素は、ピリジル基を有する配位
子を含む遷移金属錯体、N,N,N′,N′−テトラC
1-4 アルキルエチレンジアミンを有する配位子を含む遷
移金属錯体およびジ−C1-4 アルキルグリオキシムを有
する配位子を含む遷移金属錯体のいずれでもないことを
特徴とする、光電変換材料用光増感剤。
1. A photosensitizer for a photoelectric conversion material comprising at least one selected from the group consisting of an organic compound dye and an organometallic compound dye, wherein the organic compound dye and the organometallic compound dye are:
It has at least one interlocking group and at least one hydrophobic group selected from the group consisting of a monovalent substituted and unsubstituted aliphatic hydrocarbon group and a monovalent substituted and unsubstituted alicyclic hydrocarbon group. The hydrophobic group does not constitute a group that directly binds to a metal in the dye, and the organic compound dye and the organic metal compound dye include a transition metal complex containing a ligand having a pyridyl group, N , N, N ', N'-tetra C
Characterized in that none of the transition metal complex containing a ligand having a transition metal complex and di -C 1-4 alkyl glyoxime containing a ligand having 1-4 alkyl ethylene diamine, photoelectric conversion material for optical Sensitizer.
【請求項2】 前記色素は、金属を含有しない有機化合
物であることを特徴とする、請求項1に記載の光電変換
材料用光増感剤。
2. The photosensitizer for a photoelectric conversion material according to claim 1, wherein the dye is an organic compound containing no metal.
【請求項3】 前記色素は、アゾ系構造、キノン系構
造、キノンイミン系構造、キナクリドン系構造、スクワ
リリウム系構造、シアニン系構造、メロシアニン系構
造、トリフェニルメタン系構造、キサンテン系構造、ポ
ルフィン系構造、フタロシアニン系構造、ペリレン系構
造、インジゴ系構造、ナフタロシアニン系構造、オキサ
ジン系構造およびアントラキノン系構造からなる群より
選ばれる少なくとも1つの構造を有する化合物であるこ
とを特徴とする、請求項1または2に記載の光電変換材
料用光増感剤。
3. The dye includes an azo-based structure, a quinone-based structure, a quinonimine-based structure, a quinacridone-based structure, a squarylium-based structure, a cyanine-based structure, a merocyanine-based structure, a triphenylmethane-based structure, a xanthene-based structure, and a porphine-based structure. A compound having at least one structure selected from the group consisting of a phthalocyanine-based structure, a perylene-based structure, an indigo-based structure, a naphthalocyanine-based structure, an oxazine-based structure, and an anthraquinone-based structure. 3. The photosensitizer for a photoelectric conversion material according to 2.
【請求項4】 前記疎水基が3〜12の炭素原子を有す
るアルキル基であることを特徴とする、請求項1〜3の
いずれか1項に記載の光電変換材料用光増感剤。
4. The photosensitizer for a photoelectric conversion material according to claim 1, wherein the hydrophobic group is an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms.
【請求項5】 前記インターロッキング基が、カルボキ
シル基、ヒドロキシアルキル基、ヒドロキシル基、スル
ホン酸基、カルボキシアルキル基、メルカプト基および
ホスホノ基からなる群より選ばれる少なくとも1つであ
ることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記
載の光電変換材料用光増感剤。
5. The method according to claim 1, wherein the interlocking group is at least one selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyalkyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a carboxyalkyl group, a mercapto group and a phosphono group. The photosensitizer for a photoelectric conversion material according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 前記色素は、式 【化1】 (式中、A1 、A2 、A3 およびA4 は、それぞれ、水
素、カルボキシル基、ヒドロキシアルキル基、ヒドロキ
シル基、スルホン酸基、カルボキシアルキル基、メルカ
プト基およびホスホノ基からなる群より選ばれ、ただ
し、A1 、A2 、A3 およびA4 のうち少なくとも1つ
は水素原子ではなく、B1 、B2 、B3 およびB4 は、
−R、−OR、−CH2 OR、−SR、−OCOR、−
COR、−CONRR′および−NRR′からなる群よ
り選ばれ(ここで、RおよびR′は、置換および非置換
の炭素数3〜12の脂肪族炭化水素基ならびに置換およ
び非置換の脂環式炭化水素基からなる群より選ばれる互
いに同一のまたは異なる疎水基である)、nおよびmは
それぞれ0、1、2、3または4の整数を表わし、ただ
し、n+mは4以下であり、かつMは、2個の水素原
子、またはフタロシアニンと共有結合もしくは配位結合
し得る原子または化合物を表わす)、 式 【化2】 (式中、A1 、A2 、A3 、A4 、B1 、B2 、B3
4 、nおよびmは、上記と同義である)、 式 【化3】 (式中、A5 は、−Rおよび−CORからなる群より選
ばれ(ここで、Rは、置換および非置換の炭素数3〜1
2の脂肪族炭化水素基ならびに置換および非置換の脂環
式炭化水素基からなる群より選ばれる疎水基である)、
かつA6 は、カルボキシル基、ヒドロキシアルキル基、
ヒドロキシル基、スルホン酸基、カルボキシアルキル
基、メルカプト基およびホスホノ基からなる群より選ば
れる)、 式 【化4】 (式中、A5 およびA6 は上記と同義である)、 式 【化5】 (式中、A5 およびA6 は上記と同義である)、 式 【化6】 (式中、A5 およびA6 は上記と同義である)、 式 【化7】 (式中、A5 およびA6 は上記と同義である)、 式 【化8】 (式中、A11、A12、A13、A14、A15、A16、A17
よびA18は、水素、Cl、Br、F、−R、−OR、−
NRR′、−NCOR(ここで、RおよびR′は、置換
および非置換の炭素数3〜12の脂肪族炭化水素基なら
びに置換および非置換の脂環式炭化水素基からなる群よ
り選ばれる同一のまたは異なる疎水基である)、ならび
にカルボキシル基、ヒドロキシアルキル基、ヒドロキシ
ル基、スルホン酸基、カルボキシアルキル基、メルカプ
ト基およびホスホノ基からなる群より選ばれるインター
ロッキング基からなる群より選ばれ、ただし、A11〜A
18の少なくとも1つは前記インターロッキング基であ
り、かつA11〜A18の少なくとも1つは、−R、−O
R、−NRR′および−NCORからなる群より選ばれ
る)、 式 【化9】 (式中、R1 は、置換および非置換の炭素数3〜12の
脂肪族炭化水素基ならびに置換および非置換の脂環式炭
化水素基からなる群より選ばれる疎水基であり、A21
22、A23、A24およびA25は、水素、Cl、Br、
F、カルボキシル基、スルホン酸基、カルボキシアルキ
ル基およびホスホノ基からなる群から選ばれ、ただし、
21〜A25の少なくとも1つはカルボキシル基、スルホ
ン酸基、カルボキシアルキル基およびホスホノ基からな
る群より選ばれる)、ならびに式 【化10】 (式中、MはNi、PtおよびCuからなる群より選ば
れ、XおよびYは、NH2 、NH、SおよびSeからな
る群より選ばれ、A31、A32、A33、A34、A 35
36、A37およびA38は、水素、Cl、Br、F、−
R、−OR、−NRR′、−NCOR(ここで、Rおよ
びR′は、置換および非置換の炭素数3〜12の脂肪族
炭化水素基ならびに置換および非置換の脂環式炭化水素
基からなる群より選ばれる疎水基である)、ならびにカ
ルボキシル基、ヒドロキシアルキル基、ヒドロキシル
基、スルホン酸基、カルボキシアルキル基、メルカプト
基およびホスホノ基からなる群より選ばれるインターロ
ッキング基からなる群より選ばれ、ただし、A31〜A38
の少なくとも1つは前記インターロッキング基であり、
かつA31〜A38の少なくとも1つは、−R、−OR、−
NRR′および−NCORからなる群より選ばれる)か
らなる群より選ばれるいずれかにより表わされることを
特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光電
変換材料用光増感剤。
6. The dye of the formula:(Where A1, ATwo, AThreeAnd AFourAre each water
Hydrogen, carboxyl group, hydroxyalkyl group, hydroxy
Sil group, sulfonic acid group, carboxyalkyl group, merka
Selected from the group consisting of
A1, ATwo, AThreeAnd AFourAt least one of
Is not a hydrogen atom, but B1, BTwo, BThreeAnd BFourIs
-R, -OR, -CHTwoOR, -SR, -OCOR,-
A group consisting of COR, -CONRR 'and -NRR'
Wherein R and R ′ are substituted and unsubstituted
An aliphatic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms,
Selected from the group consisting of unsubstituted and unsubstituted alicyclic hydrocarbon groups.
Are the same or different hydrophobic groups), n and m are
Represents an integer of 0, 1, 2, 3 or 4 respectively,
And n + m is 4 or less and M is two hydrogen sources
Or covalent or coordination bond with phthalocyanine
Represents an atom or compound which can be represented by the formula:(Where A1, ATwo, AThree, AFour, B1, BTwo, BThree,
BFour, N and m are as defined above);(Where AFiveIs selected from the group consisting of -R and -COR.
(Wherein R is a substituted or unsubstituted 3-1 carbon atom)
Aliphatic hydrocarbon groups and substituted and unsubstituted alicycles
A hydrophobic group selected from the group consisting of hydrocarbon groups),
And A6Is a carboxyl group, a hydroxyalkyl group,
Hydroxyl group, sulfonic group, carboxyalkyl
Group, selected from the group consisting of mercapto and phosphono groups
), The formula:(Where AFiveAnd A6Is as defined above), and the formula:(Where AFiveAnd A6Is as defined above), and the formula:(Where AFiveAnd A6Is as defined above), and the formula:(Where AFiveAnd A6Is as defined above), and the formula:(Where A11, A12, A13, A14, AFifteen, A16, A17You
And A18Is hydrogen, Cl, Br, F, -R, -OR,-
NRR ', -NCOR (where R and R' are substituted
And an unsubstituted aliphatic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms
Group consisting of substituted and unsubstituted alicyclic hydrocarbon groups
The same or different hydrophobic groups selected)
Carboxyl group, hydroxyalkyl group, hydroxy
Group, sulfonic acid group, carboxyalkyl group, mercap
Group selected from the group consisting of
Selected from the group consisting of locking groups, provided that A11~ A
18At least one of the interlocking groups is
And A11~ A18At least one of -R, -O
Selected from the group consisting of R, -NRR 'and -NCOR
), The formula(Where R1Is a substituted or unsubstituted C 3-12
Aliphatic hydrocarbon groups and substituted and unsubstituted alicyclic carbons
A hydrophobic group selected from the group consisting of hydride groups;twenty one,
Atwenty two, Atwenty three, Atwenty fourAnd Atwenty fiveIs hydrogen, Cl, Br,
F, carboxyl group, sulfonic acid group, carboxyalkyl
Selected from the group consisting of
Atwenty one~ Atwenty fiveAt least one is a carboxyl group, a sulfo
Acid groups, carboxyalkyl groups and phosphono groups.
And the formula:Wherein M is selected from the group consisting of Ni, Pt and Cu
X and Y are NHTwo, NH, S and Se
Selected from the group31, A32, A33, A34, A 35,
A36, A37And A38Is hydrogen, Cl, Br, F,-
R, -OR, -NRR ', -NCOR (where R and
And R 'are substituted and unsubstituted aliphatics having 3 to 12 carbon atoms.
Hydrocarbon groups and substituted and unsubstituted alicyclic hydrocarbons
A hydrophobic group selected from the group consisting of
Ruboxyl group, hydroxyalkyl group, hydroxyl
Group, sulfonic acid group, carboxyalkyl group, mercapto
Group selected from the group consisting of
Selected from the group consisting of a locking group, provided that A31~ A38
At least one of the interlocking groups is
And A31~ A38At least one of -R, -OR,-
Selected from the group consisting of NRR 'and -NCOR)
Represented by any one selected from the group consisting of
The photoelectric device according to any one of claims 1 to 5, which is characterized in that:
Photosensitizer for conversion materials.
【請求項7】 半導体と、 前記半導体に付着される請求項1〜6のいずれか1項に
記載の光増感剤とを含むことを特徴とする、光電変換材
料。
7. A photoelectric conversion material comprising: a semiconductor; and the photosensitizer according to claim 1 attached to the semiconductor.
【請求項8】 前記半導体が酸化チタンであることを特
徴とする、請求項7に記載の光電変換材料。
8. The photoelectric conversion material according to claim 7, wherein the semiconductor is titanium oxide.
【請求項9】 前記半導体が粒子または膜の形態である
ことを特徴とする、請求項7または8に記載の光電変換
材料。
9. The photoelectric conversion material according to claim 7, wherein the semiconductor is in the form of particles or a film.
【請求項10】 請求項7〜9のいずれか1項に記載の
光電変換材料と、 前記光電変換材料に電気的に接続される電極とを含むこ
とを特徴とする、光電変換装置。
10. A photoelectric conversion device comprising: the photoelectric conversion material according to claim 7; and an electrode electrically connected to the photoelectric conversion material.
【請求項11】 第1の導電層と、 前記第1の導電層上に形成された半導体層と、 前記半導体層上に形成された、請求項1〜6のいずれか
1項に記載の光増感剤からなる層と、 前記光増感剤からなる層上に設けられた電解質層と、 前記電解質層に接触する第2の導電層とを含むことを特
徴とする、光電変換装置。
11. The light according to claim 1, wherein the first conductive layer, a semiconductor layer formed on the first conductive layer, and light formed on the semiconductor layer. A photoelectric conversion device comprising: a layer made of a sensitizer; an electrolyte layer provided on the layer made of the photosensitizer; and a second conductive layer in contact with the electrolyte layer.
【請求項12】 前記半導体層が酸化チタンからなるこ
とを特徴とする、請求項11に記載の光電変換装置。
12. The photoelectric conversion device according to claim 11, wherein said semiconductor layer is made of titanium oxide.
【請求項13】 請求項1〜6のいずれか1項に記載の
光増感剤を疎水性および/または非プロトン性の溶媒に
溶解させる工程と、 前記光増感剤を含む前記溶媒を半導体に接触させて、前
記光増感剤を前記半導体に付着させる工程とを含むこと
を特徴とする、光電変換材料の製造方法。
13. A step of dissolving the photosensitizer according to any one of claims 1 to 6 in a hydrophobic and / or aprotic solvent, and a step of dissolving the solvent containing the photosensitizer in a semiconductor. And attaching the photosensitizer to the semiconductor by contacting the photosensitizer with the semiconductor.
【請求項14】 有機光増感色素を疎水性および/また
は非プロトン性の溶媒に溶解させる工程と、 前記色素を含む前記溶媒を半導体に接触させて、前記色
素を前記半導体に付着させる工程とを含むことを特徴と
する、光電変換材料の製造方法。
14. a step of dissolving an organic photosensitizing dye in a hydrophobic and / or aprotic solvent; and a step of bringing the solvent containing the dye into contact with a semiconductor to attach the dye to the semiconductor. A method for producing a photoelectric conversion material, comprising:
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