[发明专利]包含具有经取代的联吡啶基团的双核钌络合物染料的光电转换元件和光化学电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种包含具有经取代的联吡啶基团的双核钌络合物染料的光电转换元件，和一种含有所述光电转换元件的光化学电池。

背景技术

太阳能电池被非常期待用作清洁的可再生能源，并且已经对基于单晶硅、多晶硅或非晶硅的太阳能电池和包含，例如，碲化镉或铜铟硒化物的太阳能电池的实际应用进行了研究。然而，对于作为家用电源的太阳能电池的普及而言，任何这些太阳能电池都面临许多需要克服的问题，包括较高的生产费用，确保原材料的困难，再循环利用的困难，以及实现更大面积的困难。因此，已提出包含有机材料的太阳能电池以试图实现更大的面积和更低的成本。但是，任何这类电池的转换效率都大约为1％，这大大降低了其实用性。

在这种情况下，在1991年，Graetzel等人公开了一种光电转换元件和一种包含经染料敏化的半导体颗粒的太阳能电池，并公开了生产该太阳能电池所需的材料和生产技术(例如参见非专利文件1和专利文件1)。该电池是包括经钌染料敏化的多孔二氧化钛薄膜作为工作电极的湿式太阳能电池。这种太阳能电池具有的优势为：因为可以使用廉价材料而无需高度纯化因此可以低成本提供光电转换元件；和因为该太阳能电池中使用的染料具有宽吸收带，因此该太阳能电池可在宽可见光波长范围内将太阳光转换成电。然而，为了实际使用，必须进一步提高转换效率。因此，需要开发一种具有更高吸收系数并可吸收更长波长光的染料。

专利文件2公开了一种含有联吡啶基配位基的单核金属络合物，其为对光电转换元件有用的金属络合物染料。另外，非专利文件2公开了一种多核β-二酮(β-diketonate)络合物染料。

同时专利文件3公开了一种含有多个金属和多个配体的多核络合物，其中配位多个金属的桥接配体(BL)既具有带共轭杂环的配位结构也具有不带共轭杂环的配位结构，其被认为是一种新型的多核络合物，具有良好的发射电子同时从诸如光的活性光线接收能量的光电转换功能。

另外，专利文件4公开了一种具有带共轭杂环的配位结构的双核金属络合物，其是一种用于实现具有更高光电转换效率的光电转换元件的金属络合物染料。

现有技术文件

专利文件

专利文件1：JP-A-1989-220380

专利文件2：JP-A-2003-261536

专利文件3：JP-A-2004-359677

专利文件4：WO 2006/038587 A1

非专利文件

非专利文件1：Nature，Vol.353，p.737，1991

非专利文件2：

“Current Technology in Dye-sensitized Solar Battery”(CMC Co.，LTD.，在2001年5月25日公开，第117页)

发明内容

本发明解决的技术问题

本发明的一个目的是提供一种具有更高吸收系数并能够吸收更长波长光的金属络合物染料，以实现光电转换元件，和一种可在宽波长范围内转化太阳光为电并表现出高光电转换效率的光化学电池。本发明的另一个目的是提供一种金属络合物染料以实现光电转换元件以及一种可具有高耐用性的光化学电池。

解决所述技术问题的技术方案

本发明涉及以下项。

<1>一种双核钌络合物染料，由式(1)表示：

其中两个

和

彼此可以相同，或者不同，且各自独立表示以下基团：

-由式(2-1)表示的基团：

其中

Z表示5元亚杂芳基，

n表示Z的数目，其为0-4的整数，以及

R表示氢、具有1-18个碳原子的直链或支链的烷基、或羧基，

条件为两个R彼此可以相同或不同，且多个Z彼此可以相同或不同；

或者

-由式(2-2)表示的基团：

其中

R¹和R²各自独立表示氢、或具有1-30个碳原子的直链或支链的烷基，或R¹和R²存在于同一吡啶环上或两个R²可以连结在一起形成环，

条件为两个R¹彼此可以相同或不同，以及两个R²彼此可以相同或不同；