色素増感型光電変換素子に用いられる増感色素と該増感色素が用いられた太陽電池
【課題】 光電変換特性の向上された青色系増感色素の提供を課題としている。
【解決手段】 所定構造を有するスクアリリウム系増感色素を提供する。
【解決手段】 所定構造を有するスクアリリウム系増感色素を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感型光電変換素子に用いられる増感色素と、該増感色素が用いられた光電変換素子ならびに太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、環境に優しく資源枯渇のおそれもない発電方法として、太陽光などの光エネルギーを電気エネルギーに変換させる光電変換素子が用いられた太陽電池が広く用いられるようになってきている。このような、太陽電池としては、従来、シリコン単結晶やアモルファスシリコンなどを用いたものが知られているが、近年、このシリコン製太陽電池よりも低コストで製造可能な色素増感型太陽電池が注目されるようになってきている。
【０００３】
このような、太陽電池に用いられる光電変換素子には光電変換特性に優れたものが求められている。このようなことから、色素増感型太陽電池の光電変換素子にも光電変換特性に優れたものが求められている。例えば、この色素増感型太陽電池の光電変換素子は、従来、焼成された多孔質酸化チタン半導体にルテニウム系色素を吸着させた光電極層が用いられたりしており、光電変換特性を高めるべく光電極層について種々の材料が検討されたりしている。この光電極層については、特許文献１には、カソード電析により析出させた酸化亜鉛に増感色素を吸着させたものを用いることで光電変換特性に優れたものとし得ることが記載されている。
【０００４】
ところで、太陽電池は、卓上計算機など種々の電気製品に用いられており、しかも、この電気製品に用いられる太陽電池は、受光を行うために電気製品の表面に配されている。そのため、近年は、太陽電池自体の美観を高めることも求められている。このような要望に対して、電気製品のデザインに応じて種々の色合いの増感色素を用意することも考え得るが、従来の増感色素は、光電変換特性の点から用い得る色素が限られており、特に青色系統の色素では光電変換特性を満足させるものが見出されていない。例えば、青色系色素であるスクアリリウム系色素を用いた検討（特許文献２及び３参照）では青色系色素として比較的良好なる光電変換特性を示す結果が得られたりもしているが、この従来のスクアリリウム系色素で得られている光電変換特性も赤色系統の色素などで得られている値に比べるといまだ不十分なもので、さらなる向上が求められている。
すなわち、従来の光増感型色素においては、青色系色素の光電変換特性の向上が十分なされていないという問題を有しており、太陽電池の美観を高める要望を満足させることが困難であるという問題を有している。
なお、この青色系増感色素の光電変換特性の向上が十分なされていないという問題は、電気製品用太陽電池の美観の向上目的のみならず色素増感型光電変換素子に用いられる青色系増感色素全てに共通する問題である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４− ６２３５号公報
【特許文献２】特開２００３−１０９６７６号公報
【特許文献３】特開２００４−３１９３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、光電変換特性の向上された青色系増感色素の提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、青色系増感色素の光電変換特性向上について鋭意検討を実施した結果、特定の構造を有するスクアリリウム系色素が従来のスクアリリウム系色素に比べて優れた光電変換特性を有していることを見出し、本発明の完成に到ったのである。
すなわち、本発明は、前記課題を解決すべくなされたもので、増感色素にかかる請求項１記載の発明は、色素増感型光電変換素子に用いられ、下記一般式（１）で表される構造を有していることを特徴としている。
（なお、Ｒ11、Ｒ12は炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ11、Ｒ12の炭素数は、同じであっても異なっていてもよい。Ｒ13、Ｒ14は、同じ炭素数あるいは異なる炭素数を有するアルキル基、芳香族基またはアルキル基置換芳香族基のいずれかがそれぞれ独立しているか、Ｒ13、Ｒ14が互いに結合して脂環族構造を形成しているかのいずれかであり、Ｒ13、Ｒ14の合計炭素数は、２〜２５である。また、ｎは１〜３の整数を表す。）
【０００８】
また、増感色素にかかる請求項２記載の発明は、色素増感型光電変換素子に用いられ、下記一般式（２）で表される構造を有していることを特徴としている。
（なお、Ｒ21、Ｒ22は炭素数１〜１０のアルキル基、Ｒ23、Ｒ24は炭素数１〜５のアルキル基でありＲ21、Ｒ22の炭素数は、同じであっても異なっていてもよく、Ｒ23、Ｒ24の炭素数は、同じであっても異なっていてもよい。また、ｎは１〜３の整数を表す。）
【０００９】
また、増感色素にかかる請求項３記載の発明は、色素増感型光電変換素子に用いられ、下記一般式（３）で表される構造を有していることを特徴としている。
（なお、Ｒ31、Ｒ32は炭素数１〜１０のアルキル基、Ｒ33、Ｒ34は炭素数１〜５のアルキル基でありＲ31、Ｒ32の炭素数は、同じであっても異なっていてもよく、Ｒ33、Ｒ34の炭素数は、同じであっても異なっていてもよい。また、ｎは１〜３の整数を表す。）
【００１０】
また、色素増感型光電変換素子にかかる請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の増感色素が用いられてなる光電極層を備えていることを特徴としている。
【００１１】
また、色素増感型光電変換素子にかかる請求項５記載の発明は、請求項４に記載の色素増感型光電変換素子において、前記光電極層が、請求項１乃至３のいずれかに記載の増感色素を含有するアルコール溶液がデオキシコール酸共存下で酸化亜鉛多孔質体に含浸されて形成されていることを特徴としている。
【００１２】
さらに、色素増感型太陽電池にかかる請求項６記載の発明は、請求項４または５に記載の色素増感型光電変換素子が用いられてなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、前記一般式（１）〜（３）に示されたようなスクアリリウム系色素を用いることから、増感色素を、従来の青色系増感色素に比べて光電変換特性の向上された青色系増感色素とし得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の好ましい実施の形態について光電変換素子を例に図１を参照しつつ説明する。
【００１５】
本実施形態における色素増感型光電変換素子１０（以下、単に「光電変換素子」ともいう）には、透明電極により形成された第一の導電性皮膜３を備えた透明板状に形成された電極基材２と、第二の導電性皮膜５を備えた対向基板６とが用いられ、これら電極基材２と対向基板６とは、互いに導電性皮膜を対向させて配されている。また、この対向する導電性皮膜の間には、光電極層１と電解質層４とが形成されており、この光電極層１は一面側を前記第一の導電性皮膜３に接するように配され、他面側を前記電解質層４に接するように配されている。また、前記電解質層４は、一面側を前述のように光電極層１に接するように配され、他面側を前記第二の導電性皮膜５に接するように配されている。
この色素増感型の光電変換素子１０は、主に太陽Ｓからの光が電極基材２を透過して光電極層１に照射されることで光電極層１が励起されて電子の移動が起こることで起電力を発生させている。
【００１６】
前記電極基材２の基体７は、透明性の高いガラス、強化ガラスや、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリメタクリレート、ポリ塩化ビニルなどの透明性の高い合成樹脂などを用いて形成することができる。
【００１７】
前記電極基材２の第一の導電性皮膜３を形成する透明電極に用いられる材料としては、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッソドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、金、白金、などやこれらを複数組み合わせたもの用いることができ、これらを真空蒸着法、スパッタ蒸着法、イオンプレーティング法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、泳動電着法などの方法により前記透明板の表面に直接形成させたり、あるいは、これらが形成されたフィルムを前記基体７に貼着させたりすることにより透明板の表面に第一の導電性皮膜３を形成させた電極基材２とすることができる。
【００１８】
前記対向基板６の基体８は、例えば、透明性が要求される場合などは、前記電極基材２の透明板と同じ材料を用いて形成することができるが、この基体８が電解質層４の電解液などに直接接触するよう配される場合には、電解液に対する耐久性を高め得る点において、ポリエステル樹脂やポリオレフィン樹脂を用いて形成することが好ましい。
このポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリエチレンナフタレート樹脂などを例示することができ、ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン樹脂などを例示することができる。
【００１９】
前記対向電極６の第二の導電性皮膜５を形成する電極材料については、例えば、透明性が必要とされる場合などは、前記第一の導電性皮膜３を形成する透明電極と同様の材料を用いて同様に形成させることができる。また、透明性などを必要としない場合には、カーボンや、導電性ポリマー、一般的な金属などを用いて形成させることができる。
【００２０】
前記光電極層１は、例えば、Ｆｅ2Ｏ3、Ｃｕ2Ｏ、Ｉｎ2Ｏ3、ＷＯ3、Ｆｅ2ＴｉＯ3、ＰｂＯ、Ｖ2Ｏ5、ＦｅＴｉＯ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ3、ＳｒＴｉＯ3、ＺｎＯ、ＢａＴｉＯ3、ＣａＴｉＯ3、ＫＴａＯ3、ＳｎＯ2、ＺｒＯ2などの半導体材料を用いて形成された半導体層に増感色素を担持させることで形成させることができる。
なお、前記半導体層としては、コスト、作業性ならびに半導体層の透明性を高め、薄層化させることが容易である点においてＺｎＯ（酸化亜鉛）を用いることが好ましい。
【００２１】
前記増感色素としては、前記一般式（１）〜（３）で表される構造を有しているものを用いることができ、例えば、下記一般式（１）、（３）、（４）〜（７）で表される構造を有しているものを用いることができる。
（なお、Ｒ11、Ｒ12は炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ11、Ｒ12の炭素数は、同じであっても異なっていてもよい。Ｒ13、Ｒ14は、同じ炭素数あるいは異なる炭素数を有するアルキル基、芳香族基またはアルキル基置換芳香族基のいずれかがそれぞれ独立しているか、Ｒ13、Ｒ14が互いに結合して脂環族構造を形成しているかのいずれかであり、Ｒ13、Ｒ14の合計炭素数は、２〜２５である。また、ｎは１〜３の整数を表す。）
【００２２】
なお、優れた光電変換特性を示す点から、前記Ｒ11、Ｒ12の位置がともにＣ8Ｈ17であることが好ましい。しかも、Ｒ13、Ｒ14の位置がともに下記一般式（４）に示されているようにＣＨ3か、下記一般式（５）に示されているようにともにＣ4Ｈ9か、Ｒ13とＲ14との位置が下記一般式（６）に示されているように、互いに結合してシクロヘキサン構造を形成していか、あるいは、下記一般式（７）に示されているようにともにＣ8Ｈ17のいずれかであることが好ましい。特に、一般式（５）に示されているようにＲ13、Ｒ14の位置がともにＣ4Ｈ9であることが好ましい。
また、Ｒ13、Ｒ14の位置が芳香族基または、アルキル基置換芳香族基である場合には、フェニル基、トリル基、ナフチル基のいずれかであることが好ましい。
【００２３】
（なお式４中の、ｎは１〜３の整数を表す。）
【００２４】
（なお式５中の、ｎは１〜３の整数を表す。）
【００２５】
（なお式６中の、ｎは１〜３の整数を表す。）
【００２６】
（なお式７中の、ｎは１〜３の整数を表す。）
【００２７】
（なお、Ｒ31、Ｒ32は炭素数１〜１０のアルキル基、Ｒ33、Ｒ34は炭素数１〜５のアルキル基でありＲ31、Ｒ32の炭素数は、同じであっても異なっていてもよく、Ｒ33、Ｒ34の炭素数は、同じであっても異なっていてもよい。また、ｎは１〜３の整数を表す。）
【００２８】
このような増感色素を前記半導体層に担持させる方法としては、例えば、前記半導体層を多孔質に形成させて、増感色素を含有する溶液をこの多孔質半導体層に含浸させて形成させることができる。
特に、半導体層を酸化亜鉛多孔質体で形成させた場合には、前記一般式（１）〜（３）で表される増感色素をアルコール溶液として、この酸化亜鉛多孔質体に、デオキシコール酸共存下で含浸させることで光電変換効率をさらに高めることができる。
【００２９】
前記電解質層４は、アセトニトリルとエチレンカーボネートの混合液や、メトキシプロピオニトリルなどを溶媒として、金属ヨウ素やヨウ化リチウムなどのヨウ化物からなる電解質を加えたものなどの液体電解質や、高分子ゲル電解液などの擬固体化電解質、ｐ型半導体、ホール輸送剤などの固体電解質を用いて形成することができる。
【００３０】
また、このような光電変換素子を用いて太陽電池を形成することで、美観と光電変換特性に優れた太陽電池を得ることができる。
なお、本実施形態においては、増感色素を、上記材料が用いられた上記部材と組み合わせて光電変換素子に用いる場合を例に説明したが、本発明の増感色素は、上記材料が用いられた上記部材と組み合わせて光電変換素子に用いる場合にその用途を限定するものではない。
【実施例】
【００３１】
次に実施例を挙げて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。
（実施例１〜５、比較例１〜４）
各実施例、比較例のスクアリリウム系色素として、以下のようなものを用意した。
【００３２】
【００３３】
なお、実施例１のスクアリリウム色素は、以下のように合成した。
上記中間体１（０．０４９ｇ）、中間体２（０．０５９ｇ）、トルエン／n−ブタノール（ｖ/ｖ＝1：1）混合溶媒３ｍＬを混合し、Ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ管を用いて２時間還流反応させた。反応溶液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒は、ジクロロメタンとメタノール９：１の混合溶液）を用いて精製し、実施例１のスクアリリウム色素を０．０１６ｇ得た。なお、得られた色素が上記構造となっていることは、1Ｈ−ＮＭＲによる同定で確認した。また、この実施例１のスクアリリウム色素のエタノール中での極大吸収波長は６２０ｎｍであった。
【００３４】
【００３５】
なお、実施例２のスクアリリウム色素は、以下のように合成した。
上記中間体３（０．４１１ｇ）、中間体２（０．４１４ｇ）、キノリン０．１ｍＬ、トルエン／n−ブタノール（ｖ/ｖ＝1：1）混合溶媒１０ｍＬを混合し、Ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ管を用いて６時間還流反応させた。反応溶液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒は、ジクロロメタンとメタノール９：１の混合溶液）を用いて精製し、実施例２のスクアリリウム色素を０．０４７ｇ得た。なお、得られた色素が上記構造となっていることは、1Ｈ−ＮＭＲによる同定で確認した。また、この実施例２のスクアリリウム色素のエタノール中での極大吸収波長は６３５ｎｍであった。
【００３６】
【００３７】
なお、実施例３のスクアリリウム色素は、以下のように合成した。
上記中間体４（０．１３７ｇ）、中間体２（０．１２８ｇ）、トルエン／n−ブタノール（ｖ/ｖ＝1：1）混合溶媒３ｍＬを混合し、Ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ管を用いて２時間還流反応させた。反応溶液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒は、ジクロロメタンとメタノール９：１の混合溶液）を用いて精製し、実施例３のスクアリリウム色素を０．０８０ｇ得た。なお、得られた色素が上記構造となっていることは、1Ｈ−ＮＭＲによる同定で確認した。また、この実施例３のスクアリリウム色素のエタノール中での極大吸収波長は６２３ｎｍであった。
【００３８】
【００３９】
なお、実施例４のスクアリリウム色素は、以下のように合成した。
上記中間体５（０．１２０ｇ）、中間体２（０．１２４ｇ）、トルエン／n−ブタノール（ｖ/ｖ＝1：1）混合溶媒３ｍＬを混合し、Ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ管を用いて２時間還流反応させた。反応溶液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒は、ジクロロメタンとメタノール９：１の混合溶液）を用いて精製し、実施例４のスクアリリウム色素を０．０８５ｇ得た。なお、得られた色素が上記構造となっていることは、1Ｈ−ＮＭＲによる同定で確認した。また、この実施例４のスクアリリウム色素のエタノール中での極大吸収波長は６２４ｎｍであった。
【００４０】
【００４１】
なお、実施例５のスクアリリウム色素は、以下のように合成した。
上記中間体６（０．１０４ｇ）、中間体２（０．０７９ｇ）、トルエン／n−ブタノール（ｖ/ｖ＝1：1）混合溶媒３ｍＬを混合し、Ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ管を用いて２時間還流反応させた。反応溶液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒は、ジクロロメタンとメタノール９：１の混合溶液）を用いて精製し、実施例５のスクアリリウム色素を０．０４１ｇ得た。なお、得られた色素が上記構造となっていることは、1Ｈ−ＮＭＲによる同定で確認した。また、この実施例５のスクアリリウム色素のエタノール中での極大吸収波長は６２５ｎｍであった。
【００４２】
【００４３】
なお、比較例１のスクアリリウム色素は、以下のように合成した。
上記中間体１（０．１７９ｇ）、中間体７（０．２６１ｇ）、キノリン０．１ｍＬ、トルエン／n−ブタノール（ｖ/ｖ＝1：1）混合溶媒１０ｍＬを混合し、Ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ管を用いて５時間還流反応させた。反応溶液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒は、ジクロロメタンとメタノール９：１の混合溶液）を用いて精製し、比較例１のスクアリリウム色素を０．０６６ｇ得た。なお、得られた色素が上記構造となっていることは、1Ｈ−ＮＭＲによる同定で確認した。また、この比較例１のスクアリリウム色素のエタノール中での極大吸収波長は６２１ｎｍであった。
【００４４】
【００４５】
なお、比較例２のスクアリリウム色素は、以下のように合成した。
上記中間体１（０．１０２ｇ）、中間体８（０．０９２ｇ）、キノリン０．１ｍＬ、トルエン／n−ブタノール（ｖ/ｖ＝1：1）混合溶媒３ｍＬを混合し、Ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ管を用いて５時間還流反応させた。反応溶液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒は、ジクロロメタンとメタノール９：１の混合溶液）を用いて精製し、比較例２のスクアリリウム色素を０．０５１ｇ得た。なお、得られた色素が上記構造となっていることは、1Ｈ−ＮＭＲによる同定で確認した。また、この比較例２のスクアリリウム色素のエタノール中での極大吸収波長は６４２ｎｍであった。
【００４６】
【００４７】
なお、比較例３のスクアリリウム色素は、以下のように合成した。
上記中間体９（０．３３７ｇ）、中間体２（０．４１４ｇ）、キノリン０．１ｍＬ、トルエン／n−ブタノール（ｖ/ｖ＝1：1）混合溶媒１０ｍＬを混合し、Ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ管を用いて５時間還流反応させた。反応溶液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒は、ジクロロメタンとメタノール９：１の混合溶液）を用いて精製し、比較例３のスクアリリウム色素を０．０８５ｇ得た。なお、得られた色素が上記構造となっていることは、1Ｈ−ＮＭＲによる同定で確認した。また、この比較例３のスクアリリウム色素のエタノール中での極大吸収波長は６３０ｎｍであった。
【００４８】
【００４９】
なお、比較例４のスクアリリウム色素は、以下のように合成した。
上記中間体１（０．５８７ｇ）、化合物ａ（０．２０１ｇ）、キノリン０．６ｍＬ、トルエン／ベンゼン（ｖ/ｖ＝1：1）混合溶媒１０ｍＬを混合し、Ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ管を用いて１９時間還流反応させた。反応溶液を冷却して沈澱物を得た。該沈殿物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒は、ジクロロメタンとメタノール９：１の混合溶液）を用いて精製し、比較例４のスクアリリウム色素を０．５４４ｇ得た。なお、得られた色素が上記構造となっていることは、1Ｈ−ＮＭＲによる同定で確認がなされている。また、この比較例４のスクアリリウム色素のエタノール中での極大吸収波長は６３０ｎｍであった。
【００５０】
（光電変換素子の作成）
（光電極層の作成）
電極基材として片面にＦＴＯ電極皮膜が形成されたＦＴＯガラスを用いて、該ＦＴＯガラスの電極面に、電析により厚さ３μｍの酸化亜鉛多孔質体膜を形成した。
この酸化亜鉛多孔質体膜が形成されたＦＴＯガラスを各実施例、比較例の増感色素溶液に１時間浸漬し光電極層を作成した。
なお、このＦＴＯガラスには旭硝子株式会社製「ＳｎＯ2導電基板：Ａ１１０Ｕ８０」（厚さ：１．１ｍｍ、表面抵抗９Ω／□、透過率８２％）を用いた。
またこのとき、増感色素溶液としては下記の３通りのものを用いた。
増感色素溶液１：増感色素１００μＭ／エタノール１０ｍＬ
増感色素溶液２：（増感色素１００μＭ＋ＤＣＡ１ｍＭ）／エタノール１０ｍＬ
増感色素溶液３：（増感色素１００μＭ＋ＤＣＡ０．５ｍＭ）／エタノール１０ｍＬ
（ＤＣＡ：デオキシコール酸）
【００５１】
（電解質層の形成）
アセトニトリルとエチレンカーボネートとを体積比でアセトニトリル：エチレンカーボネート＝１：４の割合で混合した溶液に、ヨウ化テトラプロピルアンモニウムとヨウ素とをヨウ化テトラプロピルアンモニウム０．５ｍｏｌ／Ｌ、ヨウ素０．０５ｍｏｌ／Ｌとなるように混合し電解質液とした。
この電解質液を上記電極基材と同じＦＴＯガラスを用いた対向基板と先述の光電極層との間に配し電解質層を形成させた。
【００５２】
（評価）
各実施例、比較例の増感色素を用いた光電変換素子（受光面積４ｍｍ×５ｍｍ）に分光計器株式会社製「ＣＥＰ−２０００」を用いて１００ｍＷ／ｃｍ2の照射強度で光を当てて、光電変換素子の短絡電流Ｉ0（ｍＡ／ｃｍ2）と開放電圧Ｅ0（Ｖ）とを測定した。
ついで、光電変換素子の電極間に接続する抵抗値を変化させて最大電力Ｗｍａｘを観測し、フィルファクタと光電変換効率とを計算により求めた。
各実施例、比較例の増感色素を増感色素溶液１、増感色素溶液２として用いた場合のフィルファクタ（ｆｆ）、光電変換効率（η）を表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
表１の増感色素溶液１の結果においては、実施例１〜５の光電変換効率は、全ての比較例に対して大きな値を示し、特に実施例１や３では、比較例に対し最小で約２倍、最大で１５倍以上もの光電変換効率を示した。また、増感色素溶液２、３の結果においては、実施例１〜５が、全ての比較例に対して約１．５倍以上の優れた光電変換効率を示した。
【００５５】
このことからも前記式（１）〜（３）の構造を有するスクアリリウム系増感色素は、従来のスクアリリウム系色素に比べて光電変換効率において優れたものとさせ得ることがわかる。特に、前記式（５）の構造を有するスクアリリウム系増感色素は、光電変換効率において優れていることがわかる。
したがって、増感色素を前記式（１）〜（３）の構造とすることで、従来の青色系増感色素に比べて光電変換特性の向上された青色系増感色素とし得ることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】一実施形態の色素増感型光電変換素子を示す部分断面図。
【符号の説明】
【００５７】
１：光電極層、２：電極基材、３：第一の導電性皮膜、４：電解質層、５：第二の導電性皮膜、６：対向基板、１０：色素増感型光電変換素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感型光電変換素子に用いられる増感色素と、該増感色素が用いられた光電変換素子ならびに太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、環境に優しく資源枯渇のおそれもない発電方法として、太陽光などの光エネルギーを電気エネルギーに変換させる光電変換素子が用いられた太陽電池が広く用いられるようになってきている。このような、太陽電池としては、従来、シリコン単結晶やアモルファスシリコンなどを用いたものが知られているが、近年、このシリコン製太陽電池よりも低コストで製造可能な色素増感型太陽電池が注目されるようになってきている。
【０００３】
このような、太陽電池に用いられる光電変換素子には光電変換特性に優れたものが求められている。このようなことから、色素増感型太陽電池の光電変換素子にも光電変換特性に優れたものが求められている。例えば、この色素増感型太陽電池の光電変換素子は、従来、焼成された多孔質酸化チタン半導体にルテニウム系色素を吸着させた光電極層が用いられたりしており、光電変換特性を高めるべく光電極層について種々の材料が検討されたりしている。この光電極層については、特許文献１には、カソード電析により析出させた酸化亜鉛に増感色素を吸着させたものを用いることで光電変換特性に優れたものとし得ることが記載されている。
【０００４】
ところで、太陽電池は、卓上計算機など種々の電気製品に用いられており、しかも、この電気製品に用いられる太陽電池は、受光を行うために電気製品の表面に配されている。そのため、近年は、太陽電池自体の美観を高めることも求められている。このような要望に対して、電気製品のデザインに応じて種々の色合いの増感色素を用意することも考え得るが、従来の増感色素は、光電変換特性の点から用い得る色素が限られており、特に青色系統の色素では光電変換特性を満足させるものが見出されていない。例えば、青色系色素であるスクアリリウム系色素を用いた検討（特許文献２及び３参照）では青色系色素として比較的良好なる光電変換特性を示す結果が得られたりもしているが、この従来のスクアリリウム系色素で得られている光電変換特性も赤色系統の色素などで得られている値に比べるといまだ不十分なもので、さらなる向上が求められている。
すなわち、従来の光増感型色素においては、青色系色素の光電変換特性の向上が十分なされていないという問題を有しており、太陽電池の美観を高める要望を満足させることが困難であるという問題を有している。
なお、この青色系増感色素の光電変換特性の向上が十分なされていないという問題は、電気製品用太陽電池の美観の向上目的のみならず色素増感型光電変換素子に用いられる青色系増感色素全てに共通する問題である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４− ６２３５号公報
【特許文献２】特開２００３−１０９６７６号公報
【特許文献３】特開２００４−３１９３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、光電変換特性の向上された青色系増感色素の提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、青色系増感色素の光電変換特性向上について鋭意検討を実施した結果、特定の構造を有するスクアリリウム系色素が従来のスクアリリウム系色素に比べて優れた光電変換特性を有していることを見出し、本発明の完成に到ったのである。
すなわち、本発明は、前記課題を解決すべくなされたもので、増感色素にかかる請求項１記載の発明は、色素増感型光電変換素子に用いられ、下記一般式（１）で表される構造を有していることを特徴としている。
（なお、Ｒ11、Ｒ12は炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ11、Ｒ12の炭素数は、同じであっても異なっていてもよい。Ｒ13、Ｒ14は、同じ炭素数あるいは異なる炭素数を有するアルキル基、芳香族基またはアルキル基置換芳香族基のいずれかがそれぞれ独立しているか、Ｒ13、Ｒ14が互いに結合して脂環族構造を形成しているかのいずれかであり、Ｒ13、Ｒ14の合計炭素数は、２〜２５である。また、ｎは１〜３の整数を表す。）
【０００８】
また、増感色素にかかる請求項２記載の発明は、色素増感型光電変換素子に用いられ、下記一般式（２）で表される構造を有していることを特徴としている。
（なお、Ｒ21、Ｒ22は炭素数１〜１０のアルキル基、Ｒ23、Ｒ24は炭素数１〜５のアルキル基でありＲ21、Ｒ22の炭素数は、同じであっても異なっていてもよく、Ｒ23、Ｒ24の炭素数は、同じであっても異なっていてもよい。また、ｎは１〜３の整数を表す。）
【０００９】
また、増感色素にかかる請求項３記載の発明は、色素増感型光電変換素子に用いられ、下記一般式（３）で表される構造を有していることを特徴としている。
（なお、Ｒ31、Ｒ32は炭素数１〜１０のアルキル基、Ｒ33、Ｒ34は炭素数１〜５のアルキル基でありＲ31、Ｒ32の炭素数は、同じであっても異なっていてもよく、Ｒ33、Ｒ34の炭素数は、同じであっても異なっていてもよい。また、ｎは１〜３の整数を表す。）
【００１０】
また、色素増感型光電変換素子にかかる請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の増感色素が用いられてなる光電極層を備えていることを特徴としている。
【００１１】
また、色素増感型光電変換素子にかかる請求項５記載の発明は、請求項４に記載の色素増感型光電変換素子において、前記光電極層が、請求項１乃至３のいずれかに記載の増感色素を含有するアルコール溶液がデオキシコール酸共存下で酸化亜鉛多孔質体に含浸されて形成されていることを特徴としている。
【００１２】
さらに、色素増感型太陽電池にかかる請求項６記載の発明は、請求項４または５に記載の色素増感型光電変換素子が用いられてなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、前記一般式（１）〜（３）に示されたようなスクアリリウム系色素を用いることから、増感色素を、従来の青色系増感色素に比べて光電変換特性の向上された青色系増感色素とし得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の好ましい実施の形態について光電変換素子を例に図１を参照しつつ説明する。
【００１５】
本実施形態における色素増感型光電変換素子１０（以下、単に「光電変換素子」ともいう）には、透明電極により形成された第一の導電性皮膜３を備えた透明板状に形成された電極基材２と、第二の導電性皮膜５を備えた対向基板６とが用いられ、これら電極基材２と対向基板６とは、互いに導電性皮膜を対向させて配されている。また、この対向する導電性皮膜の間には、光電極層１と電解質層４とが形成されており、この光電極層１は一面側を前記第一の導電性皮膜３に接するように配され、他面側を前記電解質層４に接するように配されている。また、前記電解質層４は、一面側を前述のように光電極層１に接するように配され、他面側を前記第二の導電性皮膜５に接するように配されている。
この色素増感型の光電変換素子１０は、主に太陽Ｓからの光が電極基材２を透過して光電極層１に照射されることで光電極層１が励起されて電子の移動が起こることで起電力を発生させている。
【００１６】
前記電極基材２の基体７は、透明性の高いガラス、強化ガラスや、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリメタクリレート、ポリ塩化ビニルなどの透明性の高い合成樹脂などを用いて形成することができる。
【００１７】
前記電極基材２の第一の導電性皮膜３を形成する透明電極に用いられる材料としては、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッソドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、金、白金、などやこれらを複数組み合わせたもの用いることができ、これらを真空蒸着法、スパッタ蒸着法、イオンプレーティング法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、泳動電着法などの方法により前記透明板の表面に直接形成させたり、あるいは、これらが形成されたフィルムを前記基体７に貼着させたりすることにより透明板の表面に第一の導電性皮膜３を形成させた電極基材２とすることができる。
【００１８】
前記対向基板６の基体８は、例えば、透明性が要求される場合などは、前記電極基材２の透明板と同じ材料を用いて形成することができるが、この基体８が電解質層４の電解液などに直接接触するよう配される場合には、電解液に対する耐久性を高め得る点において、ポリエステル樹脂やポリオレフィン樹脂を用いて形成することが好ましい。
このポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリエチレンナフタレート樹脂などを例示することができ、ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン樹脂などを例示することができる。
【００１９】
前記対向電極６の第二の導電性皮膜５を形成する電極材料については、例えば、透明性が必要とされる場合などは、前記第一の導電性皮膜３を形成する透明電極と同様の材料を用いて同様に形成させることができる。また、透明性などを必要としない場合には、カーボンや、導電性ポリマー、一般的な金属などを用いて形成させることができる。
【００２０】
前記光電極層１は、例えば、Ｆｅ2Ｏ3、Ｃｕ2Ｏ、Ｉｎ2Ｏ3、ＷＯ3、Ｆｅ2ＴｉＯ3、ＰｂＯ、Ｖ2Ｏ5、ＦｅＴｉＯ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ3、ＳｒＴｉＯ3、ＺｎＯ、ＢａＴｉＯ3、ＣａＴｉＯ3、ＫＴａＯ3、ＳｎＯ2、ＺｒＯ2などの半導体材料を用いて形成された半導体層に増感色素を担持させることで形成させることができる。
なお、前記半導体層としては、コスト、作業性ならびに半導体層の透明性を高め、薄層化させることが容易である点においてＺｎＯ（酸化亜鉛）を用いることが好ましい。
【００２１】
前記増感色素としては、前記一般式（１）〜（３）で表される構造を有しているものを用いることができ、例えば、下記一般式（１）、（３）、（４）〜（７）で表される構造を有しているものを用いることができる。
（なお、Ｒ11、Ｒ12は炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ11、Ｒ12の炭素数は、同じであっても異なっていてもよい。Ｒ13、Ｒ14は、同じ炭素数あるいは異なる炭素数を有するアルキル基、芳香族基またはアルキル基置換芳香族基のいずれかがそれぞれ独立しているか、Ｒ13、Ｒ14が互いに結合して脂環族構造を形成しているかのいずれかであり、Ｒ13、Ｒ14の合計炭素数は、２〜２５である。また、ｎは１〜３の整数を表す。）
【００２２】
なお、優れた光電変換特性を示す点から、前記Ｒ11、Ｒ12の位置がともにＣ8Ｈ17であることが好ましい。しかも、Ｒ13、Ｒ14の位置がともに下記一般式（４）に示されているようにＣＨ3か、下記一般式（５）に示されているようにともにＣ4Ｈ9か、Ｒ13とＲ14との位置が下記一般式（６）に示されているように、互いに結合してシクロヘキサン構造を形成していか、あるいは、下記一般式（７）に示されているようにともにＣ8Ｈ17のいずれかであることが好ましい。特に、一般式（５）に示されているようにＲ13、Ｒ14の位置がともにＣ4Ｈ9であることが好ましい。
また、Ｒ13、Ｒ14の位置が芳香族基または、アルキル基置換芳香族基である場合には、フェニル基、トリル基、ナフチル基のいずれかであることが好ましい。
【００２３】
（なお式４中の、ｎは１〜３の整数を表す。）
【００２４】
（なお式５中の、ｎは１〜３の整数を表す。）
【００２５】
（なお式６中の、ｎは１〜３の整数を表す。）
【００２６】
（なお式７中の、ｎは１〜３の整数を表す。）
【００２７】
（なお、Ｒ31、Ｒ32は炭素数１〜１０のアルキル基、Ｒ33、Ｒ34は炭素数１〜５のアルキル基でありＲ31、Ｒ32の炭素数は、同じであっても異なっていてもよく、Ｒ33、Ｒ34の炭素数は、同じであっても異なっていてもよい。また、ｎは１〜３の整数を表す。）
【００２８】
このような増感色素を前記半導体層に担持させる方法としては、例えば、前記半導体層を多孔質に形成させて、増感色素を含有する溶液をこの多孔質半導体層に含浸させて形成させることができる。
特に、半導体層を酸化亜鉛多孔質体で形成させた場合には、前記一般式（１）〜（３）で表される増感色素をアルコール溶液として、この酸化亜鉛多孔質体に、デオキシコール酸共存下で含浸させることで光電変換効率をさらに高めることができる。
【００２９】
前記電解質層４は、アセトニトリルとエチレンカーボネートの混合液や、メトキシプロピオニトリルなどを溶媒として、金属ヨウ素やヨウ化リチウムなどのヨウ化物からなる電解質を加えたものなどの液体電解質や、高分子ゲル電解液などの擬固体化電解質、ｐ型半導体、ホール輸送剤などの固体電解質を用いて形成することができる。
【００３０】
また、このような光電変換素子を用いて太陽電池を形成することで、美観と光電変換特性に優れた太陽電池を得ることができる。
なお、本実施形態においては、増感色素を、上記材料が用いられた上記部材と組み合わせて光電変換素子に用いる場合を例に説明したが、本発明の増感色素は、上記材料が用いられた上記部材と組み合わせて光電変換素子に用いる場合にその用途を限定するものではない。
【実施例】
【００３１】
次に実施例を挙げて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。
（実施例１〜５、比較例１〜４）
各実施例、比較例のスクアリリウム系色素として、以下のようなものを用意した。
【００３２】
【００３３】
なお、実施例１のスクアリリウム色素は、以下のように合成した。
上記中間体１（０．０４９ｇ）、中間体２（０．０５９ｇ）、トルエン／n−ブタノール（ｖ/ｖ＝1：1）混合溶媒３ｍＬを混合し、Ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ管を用いて２時間還流反応させた。反応溶液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒は、ジクロロメタンとメタノール９：１の混合溶液）を用いて精製し、実施例１のスクアリリウム色素を０．０１６ｇ得た。なお、得られた色素が上記構造となっていることは、1Ｈ−ＮＭＲによる同定で確認した。また、この実施例１のスクアリリウム色素のエタノール中での極大吸収波長は６２０ｎｍであった。
【００３４】
【００３５】
なお、実施例２のスクアリリウム色素は、以下のように合成した。
上記中間体３（０．４１１ｇ）、中間体２（０．４１４ｇ）、キノリン０．１ｍＬ、トルエン／n−ブタノール（ｖ/ｖ＝1：1）混合溶媒１０ｍＬを混合し、Ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ管を用いて６時間還流反応させた。反応溶液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒は、ジクロロメタンとメタノール９：１の混合溶液）を用いて精製し、実施例２のスクアリリウム色素を０．０４７ｇ得た。なお、得られた色素が上記構造となっていることは、1Ｈ−ＮＭＲによる同定で確認した。また、この実施例２のスクアリリウム色素のエタノール中での極大吸収波長は６３５ｎｍであった。
【００３６】
【００３７】
なお、実施例３のスクアリリウム色素は、以下のように合成した。
上記中間体４（０．１３７ｇ）、中間体２（０．１２８ｇ）、トルエン／n−ブタノール（ｖ/ｖ＝1：1）混合溶媒３ｍＬを混合し、Ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ管を用いて２時間還流反応させた。反応溶液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒は、ジクロロメタンとメタノール９：１の混合溶液）を用いて精製し、実施例３のスクアリリウム色素を０．０８０ｇ得た。なお、得られた色素が上記構造となっていることは、1Ｈ−ＮＭＲによる同定で確認した。また、この実施例３のスクアリリウム色素のエタノール中での極大吸収波長は６２３ｎｍであった。
【００３８】
【００３９】
なお、実施例４のスクアリリウム色素は、以下のように合成した。
上記中間体５（０．１２０ｇ）、中間体２（０．１２４ｇ）、トルエン／n−ブタノール（ｖ/ｖ＝1：1）混合溶媒３ｍＬを混合し、Ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ管を用いて２時間還流反応させた。反応溶液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒は、ジクロロメタンとメタノール９：１の混合溶液）を用いて精製し、実施例４のスクアリリウム色素を０．０８５ｇ得た。なお、得られた色素が上記構造となっていることは、1Ｈ−ＮＭＲによる同定で確認した。また、この実施例４のスクアリリウム色素のエタノール中での極大吸収波長は６２４ｎｍであった。
【００４０】
【００４１】
なお、実施例５のスクアリリウム色素は、以下のように合成した。
上記中間体６（０．１０４ｇ）、中間体２（０．０７９ｇ）、トルエン／n−ブタノール（ｖ/ｖ＝1：1）混合溶媒３ｍＬを混合し、Ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ管を用いて２時間還流反応させた。反応溶液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒は、ジクロロメタンとメタノール９：１の混合溶液）を用いて精製し、実施例５のスクアリリウム色素を０．０４１ｇ得た。なお、得られた色素が上記構造となっていることは、1Ｈ−ＮＭＲによる同定で確認した。また、この実施例５のスクアリリウム色素のエタノール中での極大吸収波長は６２５ｎｍであった。
【００４２】
【００４３】
なお、比較例１のスクアリリウム色素は、以下のように合成した。
上記中間体１（０．１７９ｇ）、中間体７（０．２６１ｇ）、キノリン０．１ｍＬ、トルエン／n−ブタノール（ｖ/ｖ＝1：1）混合溶媒１０ｍＬを混合し、Ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ管を用いて５時間還流反応させた。反応溶液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒は、ジクロロメタンとメタノール９：１の混合溶液）を用いて精製し、比較例１のスクアリリウム色素を０．０６６ｇ得た。なお、得られた色素が上記構造となっていることは、1Ｈ−ＮＭＲによる同定で確認した。また、この比較例１のスクアリリウム色素のエタノール中での極大吸収波長は６２１ｎｍであった。
【００４４】
【００４５】
なお、比較例２のスクアリリウム色素は、以下のように合成した。
上記中間体１（０．１０２ｇ）、中間体８（０．０９２ｇ）、キノリン０．１ｍＬ、トルエン／n−ブタノール（ｖ/ｖ＝1：1）混合溶媒３ｍＬを混合し、Ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ管を用いて５時間還流反応させた。反応溶液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒は、ジクロロメタンとメタノール９：１の混合溶液）を用いて精製し、比較例２のスクアリリウム色素を０．０５１ｇ得た。なお、得られた色素が上記構造となっていることは、1Ｈ−ＮＭＲによる同定で確認した。また、この比較例２のスクアリリウム色素のエタノール中での極大吸収波長は６４２ｎｍであった。
【００４６】
【００４７】
なお、比較例３のスクアリリウム色素は、以下のように合成した。
上記中間体９（０．３３７ｇ）、中間体２（０．４１４ｇ）、キノリン０．１ｍＬ、トルエン／n−ブタノール（ｖ/ｖ＝1：1）混合溶媒１０ｍＬを混合し、Ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ管を用いて５時間還流反応させた。反応溶液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒は、ジクロロメタンとメタノール９：１の混合溶液）を用いて精製し、比較例３のスクアリリウム色素を０．０８５ｇ得た。なお、得られた色素が上記構造となっていることは、1Ｈ−ＮＭＲによる同定で確認した。また、この比較例３のスクアリリウム色素のエタノール中での極大吸収波長は６３０ｎｍであった。
【００４８】
【００４９】
なお、比較例４のスクアリリウム色素は、以下のように合成した。
上記中間体１（０．５８７ｇ）、化合物ａ（０．２０１ｇ）、キノリン０．６ｍＬ、トルエン／ベンゼン（ｖ/ｖ＝1：1）混合溶媒１０ｍＬを混合し、Ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ管を用いて１９時間還流反応させた。反応溶液を冷却して沈澱物を得た。該沈殿物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒は、ジクロロメタンとメタノール９：１の混合溶液）を用いて精製し、比較例４のスクアリリウム色素を０．５４４ｇ得た。なお、得られた色素が上記構造となっていることは、1Ｈ−ＮＭＲによる同定で確認がなされている。また、この比較例４のスクアリリウム色素のエタノール中での極大吸収波長は６３０ｎｍであった。
【００５０】
（光電変換素子の作成）
（光電極層の作成）
電極基材として片面にＦＴＯ電極皮膜が形成されたＦＴＯガラスを用いて、該ＦＴＯガラスの電極面に、電析により厚さ３μｍの酸化亜鉛多孔質体膜を形成した。
この酸化亜鉛多孔質体膜が形成されたＦＴＯガラスを各実施例、比較例の増感色素溶液に１時間浸漬し光電極層を作成した。
なお、このＦＴＯガラスには旭硝子株式会社製「ＳｎＯ2導電基板：Ａ１１０Ｕ８０」（厚さ：１．１ｍｍ、表面抵抗９Ω／□、透過率８２％）を用いた。
またこのとき、増感色素溶液としては下記の３通りのものを用いた。
増感色素溶液１：増感色素１００μＭ／エタノール１０ｍＬ
増感色素溶液２：（増感色素１００μＭ＋ＤＣＡ１ｍＭ）／エタノール１０ｍＬ
増感色素溶液３：（増感色素１００μＭ＋ＤＣＡ０．５ｍＭ）／エタノール１０ｍＬ
（ＤＣＡ：デオキシコール酸）
【００５１】
（電解質層の形成）
アセトニトリルとエチレンカーボネートとを体積比でアセトニトリル：エチレンカーボネート＝１：４の割合で混合した溶液に、ヨウ化テトラプロピルアンモニウムとヨウ素とをヨウ化テトラプロピルアンモニウム０．５ｍｏｌ／Ｌ、ヨウ素０．０５ｍｏｌ／Ｌとなるように混合し電解質液とした。
この電解質液を上記電極基材と同じＦＴＯガラスを用いた対向基板と先述の光電極層との間に配し電解質層を形成させた。
【００５２】
（評価）
各実施例、比較例の増感色素を用いた光電変換素子（受光面積４ｍｍ×５ｍｍ）に分光計器株式会社製「ＣＥＰ−２０００」を用いて１００ｍＷ／ｃｍ2の照射強度で光を当てて、光電変換素子の短絡電流Ｉ0（ｍＡ／ｃｍ2）と開放電圧Ｅ0（Ｖ）とを測定した。
ついで、光電変換素子の電極間に接続する抵抗値を変化させて最大電力Ｗｍａｘを観測し、フィルファクタと光電変換効率とを計算により求めた。
各実施例、比較例の増感色素を増感色素溶液１、増感色素溶液２として用いた場合のフィルファクタ（ｆｆ）、光電変換効率（η）を表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
表１の増感色素溶液１の結果においては、実施例１〜５の光電変換効率は、全ての比較例に対して大きな値を示し、特に実施例１や３では、比較例に対し最小で約２倍、最大で１５倍以上もの光電変換効率を示した。また、増感色素溶液２、３の結果においては、実施例１〜５が、全ての比較例に対して約１．５倍以上の優れた光電変換効率を示した。
【００５５】
このことからも前記式（１）〜（３）の構造を有するスクアリリウム系増感色素は、従来のスクアリリウム系色素に比べて光電変換効率において優れたものとさせ得ることがわかる。特に、前記式（５）の構造を有するスクアリリウム系増感色素は、光電変換効率において優れていることがわかる。
したがって、増感色素を前記式（１）〜（３）の構造とすることで、従来の青色系増感色素に比べて光電変換特性の向上された青色系増感色素とし得ることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】一実施形態の色素増感型光電変換素子を示す部分断面図。
【符号の説明】
【００５７】
１：光電極層、２：電極基材、３：第一の導電性皮膜、４：電解質層、５：第二の導電性皮膜、６：対向基板、１０：色素増感型光電変換素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
色素増感型光電変換素子に用いられ、下記一般式１で表される構造を有していることを特徴とする増感色素。
（なお、Ｒ11、Ｒ12は炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ11、Ｒ12の炭素数は、同じであっても異なっていてもよい。Ｒ13、Ｒ14は、同じ炭素数あるいは異なる炭素数を有するアルキル基、芳香族基またはアルキル基置換芳香族基のいずれかがそれぞれ独立しているか、Ｒ13、Ｒ14が互いに結合して脂環族構造を形成しているかのいずれかであり、Ｒ13、Ｒ14の合計炭素数は、２〜２５である。また、ｎは１〜３の整数を表す。）
【請求項２】
色素増感型光電変換素子に用いられ、下記一般式２で表される構造を有していることを特徴とする増感色素。
（なお、Ｒ21、Ｒ22は炭素数１〜１０のアルキル基、Ｒ23、Ｒ24は炭素数１〜５のアルキル基でありＲ21、Ｒ22の炭素数は、同じであっても異なっていてもよく、Ｒ23、Ｒ24の炭素数は、同じであっても異なっていてもよい。また、ｎは１〜３の整数を表す。）
【請求項３】
色素増感型光電変換素子に用いられ、下記一般式３で表される構造を有していることを特徴とする増感色素。
（なお、Ｒ31、Ｒ32は炭素数１〜１０のアルキル基、Ｒ33、Ｒ34は炭素数１〜５のアルキル基でありＲ31、Ｒ32の炭素数は、同じであっても異なっていてもよく、Ｒ33、Ｒ34の炭素数は、同じであっても異なっていてもよい。また、ｎは１〜３の整数を表す。）
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の増感色素が用いられてなる光電極層を備えていることを特徴とする色素増感型光電変換素子。
【請求項５】
前記光電極層が、請求項１乃至３のいずれかに記載の増感色素を含有するアルコール溶液がデオキシコール酸共存下で酸化亜鉛多孔質体に含浸されて形成されている請求項４に記載の色素増感型光電変換素子。
【請求項６】
請求項４または５に記載の色素増感型光電変換素子が用いられてなることを特徴とする色素増感型太陽電池。
【請求項１】
色素増感型光電変換素子に用いられ、下記一般式１で表される構造を有していることを特徴とする増感色素。
（なお、Ｒ11、Ｒ12は炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ11、Ｒ12の炭素数は、同じであっても異なっていてもよい。Ｒ13、Ｒ14は、同じ炭素数あるいは異なる炭素数を有するアルキル基、芳香族基またはアルキル基置換芳香族基のいずれかがそれぞれ独立しているか、Ｒ13、Ｒ14が互いに結合して脂環族構造を形成しているかのいずれかであり、Ｒ13、Ｒ14の合計炭素数は、２〜２５である。また、ｎは１〜３の整数を表す。）
【請求項２】
色素増感型光電変換素子に用いられ、下記一般式２で表される構造を有していることを特徴とする増感色素。
（なお、Ｒ21、Ｒ22は炭素数１〜１０のアルキル基、Ｒ23、Ｒ24は炭素数１〜５のアルキル基でありＲ21、Ｒ22の炭素数は、同じであっても異なっていてもよく、Ｒ23、Ｒ24の炭素数は、同じであっても異なっていてもよい。また、ｎは１〜３の整数を表す。）
【請求項３】
色素増感型光電変換素子に用いられ、下記一般式３で表される構造を有していることを特徴とする増感色素。
（なお、Ｒ31、Ｒ32は炭素数１〜１０のアルキル基、Ｒ33、Ｒ34は炭素数１〜５のアルキル基でありＲ31、Ｒ32の炭素数は、同じであっても異なっていてもよく、Ｒ33、Ｒ34の炭素数は、同じであっても異なっていてもよい。また、ｎは１〜３の整数を表す。）
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の増感色素が用いられてなる光電極層を備えていることを特徴とする色素増感型光電変換素子。
【請求項５】
前記光電極層が、請求項１乃至３のいずれかに記載の増感色素を含有するアルコール溶液がデオキシコール酸共存下で酸化亜鉛多孔質体に含浸されて形成されている請求項４に記載の色素増感型光電変換素子。
【請求項６】
請求項４または５に記載の色素増感型光電変換素子が用いられてなることを特徴とする色素増感型太陽電池。
【図１】
【公開番号】特開２００７−１０３３３８（Ｐ２００７−１０３３３８Ａ）
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４６０５（Ｐ２００６−１４６０５）
【出願日】平成１８年１月２４日（２００６．１．２４）
【出願人】（３０４０１９３９９）国立大学法人岐阜大学 (289)
【出願人】（０００００２４６２）積水樹脂株式会社 (781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２４日（２００６．１．２４）
【出願人】（３０４０１９３９９）国立大学法人岐阜大学 (289)
【出願人】（０００００２４６２）積水樹脂株式会社 (781)
【Ｆターム（参考）】
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