[发明专利]光电转换元件和太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及使用了新的增感色素的光电转换元件和太阳能电池。

背景技术

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、苝等合成色素或颜料、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.O’Regan，M.Gratzel，Nature，353，737(1991)

发明内容

本发明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。

本发明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)

(式中，Ar₁、Ar₂表示取代或未取代的亚芳基或杂环基。R₁、R₂表示取代或未取代的烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基，R₁、R₂、Ar₁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+l≥1。k、l≥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。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≥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(2)表示的化合物。

通式(2)