[发明专利]光电转换元件用色素及光电转换元件

说明书

技术领域

本发明涉及使用色素的光电转换元件及适用于该光电转换元件的色素。

背景技术

目前在多种技术领域广泛使用色素。若列举一个实例，则在太阳电池等光电转换元件领域中，用于使用具有光敏化作用的色素的色素敏化型光电转换元件。该色素敏化型光电转换元件在理论上可期待高效率，认为比起使用现有的硅半导体的光电转换元件在成本上非常有利。

色素敏化型光电转换元件具有作为色素的担载体而含有氧化物半导体的电极。在该色素敏化型光电转换元件中，色素吸收入射的光而被激发，被激发的色素将电子注入担载体，从而进行光电转换。作为用于该色素敏化型光电转换元件的色素，已知有钌络合物类色素和有机色素。特别是有机色素由于稳定性较高，可容易地合成，所以对其进行了各种研究。具体而言，已知以转换效率等的提高为目的，使用同时具有在甲川骨架两端键合有假吲哚骨架的结构和作为用于吸附于氧化物半导体电极的锚固基团而含有羧酸的花青类色素的技术(例如参照专利文献1、2)。顺便提一下，这样的花青类色素也被用作光学滤光片或光学记录材料的色素(例如参照专利文献3)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-220412号公报

专利文献2：日本特开2008-166119号公报

专利文献3：日本特开2008-274230号公报

发明内容

但是，就现有使用花青类色素的光电转换元件而言，难以获得充分的转换效率。具体而言，由于现有花青色素的光吸收波长区域宽度并不足够宽，所以依赖于色素的光吸收波长区域宽度的光电转换元件的转换效率难以提高。因此，期望进一步提高转换效率。

本发明鉴于上述问题点而实施，其目的在于：提供可提高转换效率的光电转换元件用色素及光电转换元件。

本发明的光电转换元件用色素为具有以式(1)表示的花青结构的化合物。另外，本发明的光电转换元件具备含有色素和担载有该色素的担载体的电极，色素含有具有式(1)所示花青结构的花青化合物。

(R1和R2各自独立地为羟基、硝基、氰基或卤素原子，或烷基、烷氧基、芳基、芳烷基或其衍生物，a和b各自独立地为0～4的整数。R3～R6各自独立地为氢原子、羟基、硝基、氰基或卤素原子，或烷基、烷氧基、芳基、芳烷基或其衍生物，R3和R4中的至少一方与R5和R6中的至少一方可分别消除形成双键或分别连接形成环结构。X1为以-C(R7)(R8)-表示的基团、以-N(R9)-表示的基团、硫原子、氧原子、硒原子或碲原子，X2为以-C(R10)(R11)-表示的基团、以-N(R12)-表示的基团、硫原子、氧原子、硒原子或碲原子。R7、R8、R10和R11各自独立地为氢原子或以式(2)表示的基团，或除符合式(2)所示基团的基团以外的烷基、烷氧基、芳基、芳烷基或其衍生物。R9和R12各自独立地为氢原子、羟基、硝基、氰基或卤素原子，或烷基、烷氧基、芳基、芳烷基或其衍生物。Y1和Y2各自独立地为锚固基团，或烷基、烷氧基、芳基、芳烷基或其衍生物，Y1和Y2中的至少一方为锚固基团。Q为以碳原子数为1以上、7以下的甲川链为骨架的连接基团。An^p-为p价的阴离子，p为1或2，q为保持电荷为中性的系数。)

需要说明的是，式(1)中说明的“衍生物”是指将取代基中的氢原子以其它原子或原子团取代而成的基团，作为代替氢原子而被导入的原子，例如可列举出卤素原子等，作为代替氢原子而被导入的原子团，例如可列举出羟基、硝基、氰基、酰基、饱和环烃基、不饱和环烃基、芳环基或杂环基等。另外，“可消除形成双键”是指例如式(1)所示的R3和R4中的任一方与R5和R6中的任一方消除，导入R3和R4的碳原子与导入R5和R6的碳原子之间的键形成双键。这与下文所述式(3)中导入有R3和R4的碳原子与导入有R5和R6的碳原子之间的键相同。另外，“锚固基团”是指相对于担载化合物的担载体具有化学或静电亲和力和结合能力的基团。