光电转换元件和太阳能电池制造技术

本发明专利技术涉及光电转换元件和太阳能电池。提供一种使用了新的增感色素的光电转换元件和太阳能电池，该增感色素的光吸收波长长、光电转换效率高。本发明专利技术的光电转换元件是在对置的一对电极间至少设有将增感色素担载于半导体而成的半导体层和电荷传输层的色素增感型光电转换元件，其特征在于，上述增感色素含有下述通式（１）表示的化合物。通式（１）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用了新的增感色素的光电转换元件和太阳能电池。
技术介绍
近年，对无限且不产生有害物质的太阳光的利用进行了精心的研究。对该清洁能 源太阳光的利用现在得到实用化的可举出住宅用的单晶硅、多晶硅、非晶硅以及碲化镉、硒 化铟铜等无机系太阳能电池。但是，作为这些无机系太阳能电池的缺点，例如对于硅系来说，要求纯度非常高， 当然精制工序复杂，工序数量多，制造成本高。另一方面，也提出了众多使用有机材料的太阳能电池。作为有机太阳能电池，有将 P型有机半导体与功函数小的金属接合的肖特基(Schottky)型光电转换元件；将p型有机 半导体与n型无机半导体接合、或者将P型有机半导体与电子接受性有机化合物接合的异 质接合型光电转换元件等，所利用的有机半导体是叶绿素、茈等合成色素或颜料、聚乙炔等 导电性高分子材料、或它们的复合材料等。通过真空蒸镀法、流延法或浸渍法等，将这些有 机半导体形成薄膜，构成电池材料。有机材料还具有成本低、容易制成大面积等优点，但也 存在转换效率大多较低，为1 %以下，并且耐久性差的问题。这种状况下，瑞士的Gratzel博士等报道了显示良好特性的太阳能电池(参见非 专利文献1)。所提案的电池是色素增感型太阳能电池，是以被钌络合物分光增感了的二氧 化钛多孔薄膜为工作电极的湿式太阳能电池。该方式的优点是，不必将二氧化钛等廉价的 金属化合物半导体精制到高纯度，因此价格低，而且能够利用的光扩展到较宽的可见光区 域，能够有效地将可见光成分多的太阳光转换为电。另一方面，由于使用具有资源制约性的钌络合物，所以在将该太阳能电池实用化 时，担心钌络合物的供给。另外，该钌络合物昂贵，并且在经时稳定性方面存在问题，如果能 够将其变更为廉价且稳定的有机色素，则能够解决该问题。已公开作为该电池的色素使用具有含绕丹宁骨架的胺结构的化合物来得到光电 转换效率高的元件的技术(例如，参见专利文献1)。但是，即使是使用这些化合物的情况 下，转换效率也低于使用钌络合物的情况下的转换效率，因此寻求光电转换效率更高的增 感色素。专利文献1 日本特开2005-123033号公报非专利文献1 :B. 0' Regan, M. Gratzel, Nature, 353, 737 (1991)
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述课题而做出的，其目的在于提供一种使用了光吸收波长长、光 电转换效率高的新的增感色素的光电转换元件和太阳能电池。本专利技术的上述课题是通过以下构成而达成的。1. 一种光电转换元件，其是在对置的一对电极间至少设有将增感色素担载于半导体而成的半导体层和电荷传输层的色素增感型光电转换元件，其特征在于，上述增感色素 含有下述通式(1)表示的化合物。通式(1)烧基、烯基、炔基、芳基或杂环基，RpRyAi^可以相互连接形成环状结构。民、礼、1 5表示氢原 子、卤原子、氰基、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、芳基、氨基或杂环基。k、l表示 0以上的整数，且k+1彡1。k、l彡2时，R3、R4、Ar2可以相同，也可以不同。m表示1以上的 整数，m彡2时，R3、R4、Ar2可以相同，也可以不同。R6表示氢原子、取代或未取代的烷基、烯 基、炔基、芳基或杂环基。R7表示被X取代了的烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、烷硒基、氨 基、芳基或杂环基，这些基团可以具有除X以外的取代基。X表示酸性基团，n表示1以上的 整数。n彡2时，X可以相同，也可以不同。碳-碳双键是顺式或反式均可。)2.如上述1所述的光电转换元件，其特征在于，上述通式(1)表示的化合物为下述 通式⑵表示的化合物。通式(2) (式中，Ari、Ar2表示取代或未取代的亚芳基或杂环基。Ri、R2表示取代或未取代的 烧基、烯基、炔基、芳基或杂环基，RpRyAi^可以相互连接形成环状结构。民、礼、1 5表示氢原 子、卤原子、氰基、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、芳基、氨基或杂环基。k、l表示 0以上的整数，且k+1彡1。k、l彡2时，R3、R4、Ar2可以相同，也可以不同。m表示1以上的 整数，m彡2时，R3、R4、Ar2可以相同，也可以不同。R6表示氢原子、取代或未取代的烷基、烯 基、炔基、芳基或杂环基。Q表示硫原子、氧原子或硒原子。R8、R9表示氢原子、卤原子、羟基、 硫醇基、氰基、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、芳基、氨基、杂环基，可以相互连接 形成环状结构。P是0以上的整数，p彡2时，R8、R9可以相同，也可以不同。X表示酸性基 团。碳-碳双键是顺式或反式均可。)3.如上述2所述的光电转换元件，其特征在于，上述通式(2)表示的化合物是Q为 硫原子、即下述通式(3)表示的化合物。通式(3) (式中，Ari、Ar2表示取代或未取代的亚芳基或杂环基。礼、1 2表示取代或未取代的 烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基，礼、R2、Ar:可以相互连接形成环状结构。R3、R4、R5表示氢 原子、卤原子、氰基、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、芳基、氨基或杂环基。k、l表 示0以上的整数，且k+1彡1。k、1彡2时，R3、R4、Ar2可以相同，也可以不同。m表示1以 上的整数，m≥2时，R3、R4、Ar2可以相同，也可以不同。R6表示氢原子、取代或未取代的烷 基、烯基、炔基、芳基或杂环基。R8、R9表示氢原子、卤原子、羟基、硫醇基、氰基、取代或未取 代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、芳基、氨基、杂环基，可以相互连接形成环状结构。P是0以上 的整数，P≥2时，R8、R9可以相同，也可以不同。X表示酸性基团。碳-碳双键是顺式或反 式均可。)4.如上述3所述的光电转换元件，其特征在于，上述通式(3)表示的化合物是& 为氢原子、即下述通式(4)表示的化合物。通式(4) 烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基，礼、R2、Ar:可以相互连接形成环状结构。R3、R4、R5表示氢 原子、卤原子、氰基、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、芳基、氨基或杂环基。k、l表 示0以上的整数，且k+1彡1。k、1彡2时，R3、R4、Ar2可以相同，也可以不同。m表示1以 上的整数，m彡2时，R3、R4、Ar2可以相同，也可以不同。R8、R9表示氢原子、卤原子、羟基、硫 醇基、氰基、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、芳基、氨基、杂环基，可以相互连接形 成环状结构。P是0以上的整数，p彡2时，R8、R9可以相同，也可以不同。X表示酸性基团。 碳-碳双键是顺式或反式均可。)5.如上述4所述的光电转换元件，其特征在于，上述通式(4)表示的化合物是下述 通式(5)表示的化合物。通式(5) (式中，R1(1、Rn、R12表示氢原子、卤原子、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、 烷硫基、烷硒基、芳基、氨基或杂环基，nlO.nll表示1 5的整数，nl2表示1 4的整数。 nl0、nll、nl2≥2时，R1(1、Rn、R12可以相同，也可以不同。Ar2表示取代或未取代的亚芳基 或杂环基。R3、R4、R5表示氢原子、卤原子、氰基、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、 芳基、氨基或杂环基。R8、R9表示氢原子、卤原子、羟基、硫醇基、氰基、取代或未取代的烷基、 烯基、炔基、烷氧基、芳基、氨基、杂环基，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换元件，其是在对置的一对电极间至少设有将增感色素担载于半导体而成的半导体层和电荷传输层的色素增感型光电转换元件，其特征在于，上述增感色素含有下述通式（１）表示的化合物，通式（１）＊＊＊式中，Ａｒ↓［１］、Ａｒ↓［２］表示取代或未取代的亚芳基或杂环基；Ｒ↓［１］、Ｒ↓［２］表示取代或未取代的烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基，Ｒ↓［１］、Ｒ↓［２］、Ａｒ↓［１］可以相互连接形成环状结构；Ｒ↓［３］、Ｒ↓［４］、Ｒ↓［５］表示氢原子、卤原子、氰基、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、芳基、氨基或杂环基；ｋ、ｌ表示０以上的整数，且ｋ＋ｌ≥１；ｋ、ｌ≥２时，Ｒ↓［３］、Ｒ↓［４］、Ａｒ↓［２］相同或不同；ｍ表示１以上的整数，ｍ≥２时，Ｒ↓［３］、Ｒ↓［４］、Ａｒ↓［２］相同或不同；Ｒ↓［６］表示氢原子、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基；Ｒ↓［７］表示被Ｘ取代了的烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、烷硒基、氨基、芳基或杂环基，这些基团可具有除Ｘ以外的取代基；Ｘ表示酸性基团，ｎ表示１以上的整数；ｎ≥２时，Ｘ相同或不同；碳－碳双键是顺式或反式均可。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：川崎秀和，伊丹明彦，矶部和也，三轮英也，西村一国，鹈城真优子，
申请(专利权)人：柯尼卡美能达商用科技株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]