光電轉(zhuǎn)換元件、光電化學(xué)電池及其中所使用的金屬絡(luò)合物色素的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種光電轉(zhuǎn)換元件，其是具有積層結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換元件，所述積層結(jié)構(gòu)是在導(dǎo)電性支撐體上之側(cè)配設(shè)具有吸附有色素的半導(dǎo)體微粒子的層的感光體層、電荷移動(dòng)體層、相對(duì)電極的積層結(jié)構(gòu)，所述色素是下述式(1)所表示的金屬絡(luò)合物色素。ML1m1L2m2XmX·CI--?(1)[式(1)中，M表示金屬原子。L1表示下述式(L1)所表示的配體。L2表示下述式(L2)所表示的配體。X表示單牙的配體。m1及m2分別表示1。mX表示0或1。CI表示為了中和電荷而必需抗衡離于的情況下的抗衡離子][式(L1)中，Za、Zb及Zc分別獨(dú)立地表示為了形成5元環(huán)或6元環(huán)所必需的非金屬原子群組。其中，Za、Zb及Zc所形成的環(huán)中的至少1個(gè)具有酸性基][式(L2)中，環(huán)B表示5元環(huán)以上的含氮芳香環(huán)。環(huán)A及環(huán)C表示特定結(jié)構(gòu)的含氮芳香環(huán)。a表示0或1。V表示哈米特規(guī)則的σp值為正的取代基。n表示1以上的整數(shù)]。
【專(zhuān)利說(shuō)明】光電轉(zhuǎn)換元件、光電化學(xué)電池及其中所使用的金屬絡(luò)合物色素
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光電轉(zhuǎn)換元件、光電化學(xué)電池及其中所使用的金屬絡(luò)合物色素。【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能光伏發(fā)電中所使用的太陽(yáng)能電池已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種。包含單晶硅、多晶硅、非晶硅、碲化鎘、硒化銦銅等化合物的太陽(yáng)能電池成為主要的研究開(kāi)發(fā)對(duì)象，其一部分得到實(shí)用化。然而，為了將該些太陽(yáng)能電池廣泛普及至家庭用電源等用途中，必須廉價(jià)地制造或確保原材料。而且，亦要求大幅度縮短能源回收期(Energy Payback Time, EPT:投入能源的回收時(shí)間)。另外，亦期望元件的輕量化或賦予柔軟性。迫于該需求，硅系太陽(yáng)能電池得到普及，另一方面研究具有聚光部分的大面積化或制造成本減低的可能性，對(duì)于無(wú)機(jī)系材料可進(jìn)行利用分子修飾的分子設(shè)計(jì)，且研究使用富有輕量性或柔軟性的有機(jī)材料的太陽(yáng)能電池的實(shí)用化。
[0003]在此種狀況下，提出了關(guān)于色素增感型太陽(yáng)能電池的技術(shù)，上述色素增感型太陽(yáng)能電池將利用釕絡(luò)合物色素進(jìn)行了光譜增感的二氧化鈦多孔質(zhì)薄膜作為作用電極(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1、專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。
[0004][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[0005][專(zhuān)利文獻(xiàn)]
[0006][專(zhuān)利文獻(xiàn)I]美國(guó)專(zhuān)利第4，927，721號(hào)說(shuō)明書(shū)
[0007][專(zhuān)利文獻(xiàn)2]美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2010/0258175號(hào)說(shuō)明書(shū)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008][發(fā)明所解決的課題]
[0009]然而，作為光電轉(zhuǎn)換元件的光譜增感中所使用的釕絡(luò)合物色素，開(kāi)發(fā)了 N719等。使用該色素的光電轉(zhuǎn)換元件在使用當(dāng)初顯示出高的光電轉(zhuǎn)換效率。然而，使用后的光電轉(zhuǎn)換效率的降低大，在耐久性方面存在改善的課題。而且，亦殘留產(chǎn)率低或可見(jiàn)區(qū)的吸收弱作為課題。同樣地，即使利用專(zhuān)利文獻(xiàn)2中所記載的技術(shù)，也難以說(shuō)其性能充分，另外期望實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)波長(zhǎng)的高的IPCE與提高轉(zhuǎn)換效率等。
[0010]本發(fā)明的目的在于提供:光電轉(zhuǎn)換特性?xún)?yōu)異、且經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用后光電轉(zhuǎn)換特性的降低亦少且耐久性亦優(yōu)異、長(zhǎng)波長(zhǎng)的入射光光電轉(zhuǎn)化效率(IncidentPhoton-to-Current Efficiency, IPCE)高的光電轉(zhuǎn)換元件、光電化學(xué)電池及其中所使用的金屬絡(luò)合物色素。
[0011][解決課題的技術(shù)手段]
[0012]本發(fā)明人等人鑒于上述課題而進(jìn)行銳意研究。
[0013]上述課題可通過(guò)以下的手段而解決。
[0014]< I >一種光電轉(zhuǎn)換元件，其是具有積層結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換元件，上述積層結(jié)構(gòu)是在導(dǎo)電性支撐體上之側(cè)配設(shè)具有吸附有色素的半導(dǎo)體微粒子的層的感光體層、電荷移動(dòng)體層、相對(duì)電極的積層結(jié)構(gòu)，其中:上述色素是下述式(1)所表示的金屬絡(luò)合物色素；
[0015]ML1ffllL2ffl2Xmx * Cl (1)
[0016][式(I)中，M表示金屬原子；L1表示下述式(LI)所表示的配體；L2表示下述式(L2)所表示的配體；X表示單牙的配體；ml及m2分別表示1;mX表示0或1;CI表示為了中和電荷而必需抗衡離子的情況下的抗衡離子]
[0017][化1]
[0018]-
【權(quán)利要求】
1.一種光電轉(zhuǎn)換元件，其是具有積層結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換元件，所述積層結(jié)構(gòu)是在導(dǎo)電性支撐體上之側(cè)配設(shè)具有吸附有色素的半導(dǎo)體微粒子的層的感光體層、電荷移動(dòng)體層、相對(duì)電極的積層結(jié)構(gòu)，其中:所述色素是下述式(I)所表示的金屬絡(luò)合物色素；
ML1mlL2m2Xmx.Cl (I) [式(I)中，M表示金屬原子；L1表示下述式(LI)所表示的配體；L2表示下述式(L2)所表示的配體；X表示單牙的配體ml及m2分別表示I ;mX表示O或I ;CI表示為了中和電荷而必需抗衡離子的情況下的抗衡離子] [化I]
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中: 所述L1以下述式(Ll-1)而表示；
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中: 所述環(huán)B是下述式(L2-21)或式(L2-22)； [化5]
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中: 所述Ry是雜環(huán)基。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中: 所述環(huán)A及環(huán)C是所述式(L2-2)~式(L2-6)及式(L2-9)的任意環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中: 所述V中的至少I(mǎi)個(gè)包含雜環(huán)基。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中: 所述Za、Zb及Zc的至少I(mǎi)個(gè)所具有的酸性基是羧基。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中: 所述M所表示的金屬原子是釕原子。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中: 所述感光體層進(jìn)一步含有下述式(2)所表示的色素；
MzL3m3L4m4YmY.Cl ⑵ [式(2)中，Mz表示金屬原子；L3表示下述式(L3)所表示的配體；L4表示下述式(L4)所表示的配體；Y表示單牙或2牙的配體；m3表示O~2的整數(shù)；m4表示I~3的整數(shù)；mY表示O~2的整數(shù)；CI表示為了中和電荷而必需抗衡離子的情況下的抗衡離子] [化6]
10.一種光電化學(xué)電池，其中:包含根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換元件。
11.一種金屬絡(luò)合物色素，其中:是下述式(I)所表示的結(jié)構(gòu)；
ML1mlL2m2Xmx.Cl (I) [式(I)中，M表示金屬原子；L1表示下述式(LI)所表示的配體；L2表示下述式(L2)所表示的配體；X表示單牙的配體；ml及m2分別表示I ;mX表示O或I ;CI表示為了中和電荷而必需抗衡離子的情況下的抗衡離子] [化8]
【文檔編號(hào)】C09B57/10GK103828122SQ201280046948
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月26日
【發(fā)明者】薄達(dá)也, 谷征夫, 小林克 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社