光电转换元件和太阳能电池制造技术

本发明专利技术的目的在于提供光电转换元件和太阳能电池，其使用了新型、对氧化物半导体的吸附性好、光电转换效率高的化合物（色素）。提供一种光电转换元件，其为在对置的一对电极间至少设置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的光电转换元件，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型化合物(色素)的光电转换元件和太阳能电池。
技术介绍
近年来在集中精力研究无限地利用不产生有害物质的太阳光。作为该清洁能源的 太阳光利用，现在已实用化的实例可以列举住宅用单晶硅、多晶硅、无定形硅和碲化镉、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，可以列举例如对于硅系而言， 要求纯度 非常高，当然精制的工序复杂并且工艺数多，制造成本高。另一方面，也提出了大量使用有机材料的太阳能电池。作为有机太阳能电池，有 将P型有机半导体和功函数小的金属接合的肖特基型光电转换元件、将P型有机半导体和 η型无机半导体或者ρ型有机半导体和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，利用的有机半导体是叶绿素、二萘嵌苯等合成色素或颜料，聚乙炔等导电性高分子 材料，或者是它们的复合材料等。采用真空蒸镀法、流延法或浸渍法等将它们形成薄膜而构 成电池材料。有机材料还具有成本低、大面积化容易等优点，但转换效率很多低达以下， 而且还有耐久性也差的问题。在这种状况下，瑞士的Gratzel博士等报道了显示良好特性的太阳能电池(参照 非专利文献1)。提出的电池为色素增感型太阳能电池，是以利用钌配位化合物进行了分光 增感的氧化钛多孔薄膜为作用电极的湿式太阳能电池。这种方式的优点在于不必将氧化钛 等价格低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宽的 可见光范围，能够有效地将可见光成分多的太阳光转换为电。另一方面，由于使用了资源上有制约的钌配位化合物，因此将该太阳能电池实用 化时，钌配位化合物的供给存在危机。此外，该钌配位化合物的价格高，在经时的稳定性上 有问题，如果能变为低价且稳定的有机色素，则能够解决该问题。公开了如果使用具有含绕丹宁骨架的胺结构的化合物作为该色素，则获得光电转 换效率高的元件(例如参照专利文献1)。但是，即使在使用了这些色素的情况下，与使用了 钌配位化合物时相比，转换效率低，需要光电转换效率更高的增感色素。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2005-123033号公报非专利文献非专利文献1 :Β. 0' Regan, Μ. Gratzel, Nature, 353, 737 (1991)
技术实现思路
本专利技术鉴于上述课题而完成，其目的在于提供使用了新型、对氧化物半导体的吸 附性好、光电转换效率高的化合物(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由以下的构成实现。1.光电转换元件，为在对置的一对电极间至少设置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的光电转换元件，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表示取代或未取代的亚芳基或杂环基。礼、R2表示取代或未取代的烷 基、烯基、炔基、芳基或杂环基，队、R2、Ar可以相互连接而形成环状结构。此外，R3表示氢原 子、卤素原子、氰基、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、氨基、芳基或杂环基。R4表示 氢原子、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基。R5表示被X取代的、取代或未取 代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷基硫基、烷基硒基、氨基、芳基或杂环基。X表示酸性基团， m表示1以上的整数。m彡2时，X可以相同也可以不同。碳-碳双键可以是顺式体、反式 体中的任一种。)2.上述1所述的光电转换元件，其特征在于上述通式(1)表示的化合物是下述 通式⑵表示的化合物。通式(2) (式中，Ar表示取代或未取代的亚芳基或杂环基。RpR2表示取代或未取代的烷基、 烯基、炔基、芳基或杂环基，礼、R2、Ar可以相互连接而形成环状结构。此外，R3表示氢原子、 卤素原子、氰基、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、氨基、芳基或杂环基。R4表示氢 原子、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基。R6、R7表示氢原子、卤素原子、羟基、 硫醇基、氰基、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、氨基、芳基或杂环基，可以相互连 接而形成环状结构。η表示0以上的整数，η彡2时，&、1 7可以相同也可以不同。Y表示硫 原子、氧原子或硒原子，X表示酸性基团。碳-碳双键可以是顺式体、反式体中的任一种。)3.上述2所述的光电转换元件，其特征在于上述通式(2)表示的化合物的Y是 硫原子，即下述通式(3)表示的化合物。通式(3) (式中，Ar表示取代或未取代的亚芳基或杂环基。礼、R2表示取代或未取代的烷 基、烯基、炔基、芳基或杂环基，队、R2、Ar可以相互连接而形成环状结构。此外，R3表示氢原 子、卤素原子、氰基、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、氨基、芳基或杂环基。R4表示 氢原子、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基。R6、R7表示氢原子、卤素原子、羟 基、硫醇基、氰基、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、氨基、芳基或杂环基，可以相互 连接而形成环状结构。η表示0以上的整数，η彡2时，&、1 7可以相同也可以不同。X表示 酸性基团。碳-碳双键可以是顺式体、反式体中的任一种。)4.上述3所述的光电转换元件，其特征在于上述通式(3)表示的化合物的R4是 氢原子，即下述通式(4)表示的化合物。通式(4) (式中，Ar表示取代或未取代的亚芳基或杂环基。RrR2表示取代或未取代的烷基、 烯基、炔基、芳基或杂环基，礼、R2、Ar可以相互连接而形成环状结构。此外，R3表示氢原子、 卤素原子、氰基、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、氨基、芳基或杂环基。Re、R7表示 氢原子、卤素原子、羟基、硫醇基、氰基、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、氨基、芳 基或杂环基，可以相互连接而形成环状结构。η表示0以上的整数，η彡2时，R6、R7可以相 同也可以不同。X表示酸性基团。碳-碳双键可以是顺式体、反式体中的任一种。)5.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，R8、R9表示氢原子、卤素原子、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷 基硫基、烷基硒基、氨基、芳基或杂环基，n8、n9表示1 5的整数。n8、n9 ^ 2时，&、1 9可 以相同也可以不同。此外，R3表示氢原子、卤素原子、氰基、取代或未取代的烷基、烯基、炔 基、烷氧基、氨基、芳基或杂环基。R6、R7表示氢原子、卤素原子、羟基、硫醇基、氰基、取代或 未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、氨基、芳基或杂环基，可以相互连接而形成环状结构。η 表示0以上的整数，η彡2时，&、1 7可以相同也可以不同。X表示酸性基团。碳-碳双键可 以是顺式体、反式体中的任一种。)6.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(6)表示的化合物。通式(6) (式中，R9、R1(l表示氢原子、卤素原子、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷 基硫基、烷基硒基、氨基、芳基或杂环基，n9、nl0分别表示1 5、1 8的整数。n9、nl0 ^ 2 时，R9、Rltl可以相同也可以不同。此外，R3表示氢原子、卤素原子、氰基、取代或未取代的烷 基、烯基、炔基、烷氧基、氨基、芳基或杂环基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换元件，为在对置的一对电极间至少设置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的光电转换元件，其特征在于，所述增感色素含有下述通式（１）表示的化合物，通式（１）＊＊＊式中，Ａｒ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可以相互连接而形成环状结构，此外，Ｒ↓［３］表示氢原子、卤素原子、氰基、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、氨基、芳基或杂环基，Ｒ↓［４］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↓［５］表示被Ｘ取代的、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷基硫基、烷基硒基、氨基、芳基或杂环基，Ｘ表示酸性基团，ｍ表示１以上的整数，ｍ≥２时，Ｘ可以相同也可以不同，碳－碳双键可以是顺式体、反式体中的任一种。

【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]