[发明专利]方酸菁色素及使用它们的色素的敏化太阳能电池、光电转换元件

说明书

技术领域

本发明涉及具有吲哚结构的方酸菁（squarylium）色素、半方酸菁色素、使用这些色素的光电转换元件及色素敏化太阳能电池。

背景技术

光电转换元件，在光传感器、太阳能电池等的光发电装置中使用。使用通过色素而被敏化了的半导体微粒的光电转换元件在专利文献1等中已知。

作为太阳能电池，使用了单晶、多晶或非晶的硅半导体的太阳能电池被广泛用于台式电子计算机等的电器制品、住宅用等。但是，在使用了这样的硅半导体的太阳能电池的制造中，由于使用等离子体CVD、高温晶体生长工艺等的高精度工序，因此需要许多的能量，同时需要需要真空的价格高的装置，因此制造成本变高。

因此，作为能够以低成本制造的太阳能电池，例如提案有使用了使如钌金属络合物这样的光敏化色素吸附于如氧化钛这样的氧化物半导体的材料的色素敏化太阳能电池。色素敏化太阳能电池，具体而言，有如下：在设有例如如添加有铟的氧化锡这样的透明导电层的透明玻璃板或者如透明树脂板这样的透明绝缘材料的透明导电层侧，在例如将由钌络合物构成的色素吸附在表面的氧化钛等作为半导体层而形成的负极和设有作为正极的铂等的金属层或者导电层的如透明玻璃板或者透明树脂板这样的透明绝缘材料之间封入电解质的液体。对色素敏化太阳能电池照射光时，在负极吸收了光的色素的电子激发，激发了的电子移动至半导体层，进而被导入透明电极，在正极通过来自导电层的电子将电解质还原。认为被还原了的电解质通过将电子传导至色素而被氧化，色素敏化太阳能电池以该循环进行发电。

现在，色素敏化太阳能电池与硅太阳能电池相比，相对于照射光能量的发电能量效率低，提高其效率成为在制造实效的色素敏化太阳能电池方面上的重要的课题。认为色素敏化太阳能电池的效率受构成其的各要素的特性、进而这些要素的组合的影响，进行各种尝试。其中，对于具有光敏化作用的色素，致力于更高效率的敏化色素的开发。作为现在已知的高效率色素有Ru色素，但作为过渡金属的Ru的价格高，因此致力于廉价高效率的色素的开发。另外，虽然这些色素的可见光区域的光电转换效率高，但近红外区域的光电转换效率低，期望在近红外区域附近具有吸收带的色素的开发。

对于在该近红外区域附近具有吸收带的有机色素，在专利文献1、非专利文献1、非专利文献2等中已知几种化合物。另外，对于混合在近红外区域附近具有吸收带的有机色素和在其它的区域具有吸收带的有机色素的色素敏化太阳能电池，公开于专利文献2、非专利文献3、非专利文献4等。另外，即使对于方酸菁色素，在这些文献中也已知。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:专利第4148374号公报

专利文献2:特开2000-268892公报

专利文献3:专利第4000194号公报

专利文献4:专利第3616173号公报

非专利文献

非专利文献1:Chemical Communication,2007,p4680-4682.

非专利文献2:J.Am.Chem.Soc.,2007,129,p10320-10321.

非专利文献3:New J.Chem.,2005,29,p773-776.

非专利文献4:Angew．Chem.Int.Ed.，2008,120,p8383-8387.

非专利文献5:J.Am.Chem.Soc.,1998,120,p6621-6622.

非专利文献6:J.Am.Chem.Soc.,1999,121,p10251-10263.

专利文献1公开光电转换元件及色素敏化太阳能电池，例示有用于其的甲川色素。专利文献1中使用的甲川色素由通式表示，含有庞大数量的化合物，但在例示的化合物中有具有羧基假吲哚结构和乙基的方酸菁色素和具有N-羧基乙基的方酸菁色素。但是，未示出具有苯并假吲哚羧酸基的方酸菁色素及具有长链的N取代烷基和苯并假吲哚羧酸基的方酸菁色素。在此，称为方酸菁色素时，理解为具有羧基假吲哚结构和N取代基的方酸菁色素的含义。

专利文献4公开有卤化银盐照相感光材料，例示在其中使用的甲川色素。在专利文献4中使用的甲川色素，由通式表示，含有庞大数量的化合物，但在例示的化合物中有具有作成羧基苯并假吲哚结构的羧基阴离子和分子内盐的甲基的菁蓝色素。但是，未记载形成分子内盐的方法、形成碱土类金属和盐的方法，含氮杂环中的N取代基仅表示C1烷基。