專利名稱：光電轉(zhuǎn)換元件、光電化學電池、光電轉(zhuǎn)換元件用色素以及光電轉(zhuǎn)換元件用色素溶液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)換效率高、耐久性優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換元件以及光電化學電池，尤其涉及一種光電轉(zhuǎn)換元件用色素以及光電轉(zhuǎn)換元件用色素溶液。
背景技術(shù)：
光電轉(zhuǎn)換元件可使用于各種的光感測器、復(fù)印機、太陽能電池等中。在光電轉(zhuǎn)換元件中，可使用金屬、半導體、有機顏料或色素，或這些的組合等的各式各樣的方式，而使其實用化。尤其是，利用非干涸性的太陽能源的太陽能電池并不需要燃料，且可利用無窮盡的干凈能源，因此，其真正的實用化大大地被期待著。其中，硅系太陽能電池從以前就進行研究開發(fā)，且因各國的政策的考量而普及地持續(xù)發(fā)展著。但是，硅(silicon)為無機材料，對于 產(chǎn)量(throughput)及分子修飾(molecular modification)都有其天然的極限。所以，色素增感型太陽能電池(Dye-Sensitized Solar Cells)的研究被積極的進行。特別是，瑞士的洛桑工科大學的葛拉佐(Graetzel)等人，開發(fā)出將由釕錯合物(ruthenium complex)形成的色素固定在多孔性氧化鈦薄膜的表面的色素增感型太陽能電池，以實現(xiàn)常用非晶質(zhì)硅的轉(zhuǎn)換效率。因此，色素增感型太陽能電池一下子就吸引了世界的研究者的注意。專利文獻I中記載了，應(yīng)用上述的技術(shù)，并使用以釕錯合物色素而使的增感的半導體微粒子的色素增感光電轉(zhuǎn)換元件。然而，已知的釕錯合物色素為使用可見光而能夠進行光電轉(zhuǎn)換，但幾乎無法吸收大于700nm以上長波長的紅外光，因而，在紅外區(qū)(infraredregion)的光電轉(zhuǎn)換能低。在一提案中，提供可藉由使用具有特定結(jié)構(gòu)的聚次甲基(polymethine)色素，以在700nm以上高波長的紅外區(qū)，轉(zhuǎn)換效率高的光電轉(zhuǎn)換元件(例如，參照專利文獻2)。另外，光電轉(zhuǎn)換元件必須是，在廣波長區(qū)的初期的轉(zhuǎn)換效率高，而使用后轉(zhuǎn)換效率的降低少耐久性優(yōu)異?？墒?，在耐久性這個部分，在專利文獻2記載的光電轉(zhuǎn)換元件中并未充分地敘述。因此，轉(zhuǎn)換效率高、耐久性優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換元件及光電化學電池是有必要的。而且，光電轉(zhuǎn)換元件用色素及光電轉(zhuǎn)換元件用色素溶液也是有必要的?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :美國專利第5463057號說明書專利文獻2 :日本專利第4217320號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一課題在于，提供轉(zhuǎn)換效率高且耐久性優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換元件及光電化學電池。本發(fā)明的另一課題在于提供光電轉(zhuǎn)換元件用色素及光電轉(zhuǎn)換元件用色素溶液。
本發(fā)明者等人重復(fù)銳意研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，包含包括在導電性支撐體上具有吸附有具有特定結(jié)構(gòu)的聚次甲基色素(色素化合物)的多孔質(zhì)半導體微粒子層的感光體、電荷移動體以及對極的積層結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換元件，以及使用其的光電化學電池，于廣波長區(qū)域的轉(zhuǎn)換效率高，且耐久性優(yōu)異。本發(fā)明是基于上述知識來實行。本發(fā)明的課題為根據(jù)以下的方式所達成。〈1> 一種光電轉(zhuǎn)換兀件，其特征在于包括具備有一般式(I)所表不的色素與半導體微粒子的感光體層，上述色素包括具有碳數(shù)5 18的脂肪族基的一般式(I)所表示的化合物的色素。[化I]
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換兀件，其特征在于，包括具備有下述一般式(I)所表不的色素與半導體微粒子的感光體層，上述色素包括具有碳數(shù)5 18的脂肪族基的以下述一般式(I)所表示的化合物的色素， [化I]
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于上述碳數(shù)5 18的脂肪族基為分支燒基。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于上述一般式(I)中的Q表示為苯環(huán)或萘環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的光電轉(zhuǎn)換兀件,其特征在于上述一般式(I)中的P1及P2分別獨立地以下述一般式(2)或下述一般式(3)所表示， [化2]
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電轉(zhuǎn)換兀件，其特征在于上述一般式(I)中的P1及P2分別獨立地以一般式(4)或一般式(5)所表示， [化4]
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于上述V1有酸性基。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6中任一項所述的光電轉(zhuǎn)換兀件,其特征在于上述V1為氫原子、5-羧基、5-磺酸基、5-甲基或4，5-苯環(huán)縮合。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于上述Z及V1為酸性基或具有酸性基的基團。
9.根據(jù)權(quán)利要求4、6-8中任一項所述的光電轉(zhuǎn)換兀件,其特征在于上述一般式(2)以下述一般式(6)所表不，上述一般式(3)以下述一般式(7)所表不， [化6]
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于上述一般式(2)以下述一般式(8)所表示，上述一般式(3)以下述一般式(9)所表示， [化8]
11.根據(jù)權(quán)利要求4-10中任一項所述的光電轉(zhuǎn)換兀件,其特征在于上述Y表不為S、NCH3或C(CH3)2, Z表示為碳數(shù)5 18的脂肪族基。
12.根據(jù)權(quán)利要求4、6-11中任一項所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于上述式R7以下述式(10) 式(13)的任一者所表不，[化 11]
13.根據(jù)權(quán)利要求4、6-12中任一項所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于上述R7以下述一般式(14)或一般式(15)所表不，[化 12]
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項所述的光電轉(zhuǎn)換兀件,其特征在于上述一般式(I)中，Q表示為苯環(huán)，X1、X2分別獨立表示為硫原子、氧原子或C(CH3)2, R、R’分別獨立表示為碳數(shù)5 18的脂肪族基。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于上述半導體微粒子為氧化鈦微粒子。
16.—種光電化學電池,其特征在于,包括如權(quán)利要求1-15中任一項所述的光電轉(zhuǎn)換元件。
17.一種光電轉(zhuǎn)換元件用色素，其特征在于，包括具有碳數(shù)5 18的脂肪族基的以下述一般式(I)所表示的化合物，[化 13]
18.—種光電轉(zhuǎn)換元件用色素溶液，其特征在于，包括在有機溶劑中，含有且溶解有如權(quán)利要求17所述的光電轉(zhuǎn)換元件用色素。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光電轉(zhuǎn)換元件包括，具備有以下述一般式(1)所表示的色素與半導體微粒子的感光體層，而上述色素為有碳數(shù)5～18的脂肪族基的一般式(1)所表示的化合物的色素。[化1]一般式(1)[上述一般式(1)中，Q表示為4價的芳香族基。X1、X2分別獨立表示為硫原子、氧原子或CR1R2。其中，R1、R2分別獨立表示為氫原子、脂肪族基、芳香族基、以碳原子鍵結(jié)的雜環(huán)基。R、R’分別獨立表示為脂肪族基、芳香族基、以碳原子鍵結(jié)的雜環(huán)基。P1、P2分別獨立表示為色素殘基。W1表示為使電荷中和所必需的相對離子。]
文檔編號H01L31/04GK102906935SQ20118002548
公開日2013年1月30日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者佐藤寬敬, 薄達也, 小林克, 木村桂三 申請人:富士膠片株式會社