[发明专利]光电转换元件和光电转换元件用色素

说明书

技术领域

本发明涉及光电转换元件以及光电转换元件用色素。

背景技术

近年来，在各种各样的技术领域中色素被广泛使用。如果举一个例子，在光电转换元件的领域中，例如在色素增感型太阳能电池的工作电极中使用具有光增感作用的色素。

色素增感型太阳能电池通常具有有作为色素担载体的氧化物半导体的电极，相关的色素吸收入射的光后被激发，该激发的色素将电子注入担载体中，由此进行光电转换。而且，这种色素增感型太阳能电池理论上在有机类太阳能电池中的高能量转换效率较为理想，并且，可以以比使用现有的硅半导体的太阳能电池更低的价格制造，因而，认为在成本上是非常有利的。

另一方面，作为光电转换元件中所用的色素，广泛地已知有钌配合物类色素或菁类色素（cyanine dyes）等有机色素。特别是，由于菁类色素的稳定性比较高，并且，能够容易地合成，因而，对其进行了各种探讨。

例如，在专利文献1中公开了一种菁类色素，其为了提高能量转换效率等，具有在次甲基链骨架的两端上结合有假吲哚骨架的结构，进一步，具有羧酸基作为用于吸附氧化物半导体电极的锚固基团（Anchoring group）。

另外，在专利文献2中公开了一种菁类色素，为了提高在从近红外到红外区域中的光电转换特性，具有在导入了环的七次甲基链骨架的两端结合有假吲哚骨架的结构，进一步，具有羧酸基作为用于吸附氧化物半导体电极的锚固基团。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-166119号公报

专利文献2：日本特开2007-220412号公报

发明内容

发明所要解决的课题

现在，为了进一步提高光电转换特性，对吸收波长区域的拓宽进行探讨，特别是寻求从近红外到红外区域中的光吸收强度大的色素的开发。另外，所寻求的不仅仅是近年来并没有向光电转换元件的实用化阶段过渡的，单单能量转换效率优异的光电转换元件，还寻求具有新的附加价值的光电转换元件，例如，着色为各色的光电转换元件、无色透明的光电转换元件或者将多个实施了各色着色的元件并列进行过颜色协调的光电转换元件等的实现。

然而，以专利文献1中记载的菁类色素等为代表的现有的光电转换元件中所用的色素大多最大吸收波长在450~700nm附近，从近红外到红外区域的光吸收强度小，另外，由于着色为蓝色~黄色，因而，在能够再现的色相方面有限，难以创造出新的颜色变化。

另一方面，专利文献2中记载的菁类色素最大吸收波长在800nm附近，接近无色透明，但是对金属氧化物层的紧贴性（附着性）弱，有色素容易剥离的问题。另外，作为光电转化元件中所用的色素其能量转换效率不充分，仍需进一步改善。

本发明是鉴于上述情况所进行的发明，其目的在于提供一种从近红外到红外区域中的光吸收强度大、并且、对金属氧化物层的紧贴性（附着性）优异，由此光电转换特性优异的光电转换元件用色素以及光电转换元件。另外，本发明的另一个目的在于提供一种淡绿色或无色透明的光电转换元件用色素以及光电转换元件。

解决课题的手段

本发明者们进行了潜心研究，其结果本发明者们发现，通过使用新合成的特定结构的菁类色素，可以解决上述课题，至此完成本发明。

即，本发明提供以下<1>~<7>。

<1>一种光电转换元件，其中，所述光电转换元件具备工作电极，所述工作电极具有在金属氧化物层上担载有色素的色素担载金属氧化物电极，在所述光电转换元件中，作为所述色素包含具有下述通式（1）所表示的结构的化合物，

（式（1）中，R1~R4分别独立地为碳原子数为4~20的直链状烷基，并且各自相同或不同；A1和A2为选自下述芳香环群A（为了示出芳香环与吡咯环的缩合位置，以圆弧a表示式（1）中的吡咯环。）中的任意一种，并且各自相同或不同，且所述A1和A2的芳香环上可以具有取代基。An^p-为p价的阴离子，p为1或2，q是保持色素整体的电荷为中性的系数。

<芳香环群A>

<2>上述<1>所记载的光电转换元件，其中，在所述通式（1）中，A1和A2为苯环。