[发明专利]光电转换元件及光电化学电池、以及其中所用的金属络合物色素

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电转换元件及光电化学电池、以及其中所用的金属络合物色素(metal compleX dye)。 

背景技术

关于太阳光发电时所使用的太阳电池，已开发出了各种类型。包含单晶硅、多晶硅、非晶硅、碲化镉、硒化铟铜等化合物的太阳电池被视为主要的研究开发对象，且已将其中一部分加以实用。但是，为了使这些太阳电池广泛地普及到家庭用电源等用途中，必须廉价地进行制造或确保原材料。而且，也谋求大幅度地缩短投入能源回收期间(Energy Payback Time，EPT)。进而，也期望元件轻量化或对元件赋予柔软性。应对这种需求(needs)，硅系的太阳电池普及，另一方面，目前正在研究有可能实现聚光部分的大面积化或制造成本的降低、可以对无机系的材料进行利用分子修饰的分子设计、且富于轻量性或柔软性的使用有机材料的太阳电池的实用化。 

在这种状况下，提出了与色素增感型太阳电池有关的技术，所述色素增感型太阳电池将通过钌络合物色素进行分光增感的二氧化钛多孔质薄膜作为工作电极(例如参考专利文献1、专利文献2)。另外，也提出了在其联吡啶配体(ligand)上导入既定的取代基而成的增感色素(参考专利文献3、专利文献4)。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：美国专利第4927721号说明书 

专利文献2：美国专利公开公报2010／0258175号 

专利文献3：日本专利特开2001-291534号公报 

专利文献4：日本专利特开2011-037788号公报 

发明内容

发明要解决的课题 

此外，作为被用于光电转换元件的分光增感的钌络合物色素，已开发出了N719等。使用该N719等的光电转换元件在使用初期显示出高的光电转换效率。但是，使用后的转换效率大幅度地降低，有改善耐久性的课题。另外，可见范围的吸收弱这一情况也作为课题而残留。另外，根据本发明人的确认，即便使用专利文献3、专利文献4中记载的技术，其性能也难以称之为充分(参考后述比较例)，而期望进一步提高性能。 

本发明的目的在于提供一种光电转换特性优异、且耐久性(耐热性、强制添加水时的连续光照射耐久性)也优异的光电转换元件及光电化学电池，以及其中所用的金属络合物色素。 

所述课题是通过以下的手段来解决。 

(1)一种光电转换元件，具有在导电性支撑体上侧配设着感光体、电荷转移体及对电极的层叠结构，所述感光体具有吸附着色素的半导体微粒子的层；并且所述光电转换元件使用下述式(1)所表示的金属络合物色素来作为所述色素。 

ML¹L²X_mX·CI  (1) 

[式(1)中，M表示金属原子。L¹表示下述式(L1)所表示的配体。L²表示下述式(L2)所表示的配体。X表示单齿配体或二齿配体。mX为1或2。CI为必须使电荷中和的情况下的反荷离子。] 

[化1] 

[式中，R¹为烷基或芳香环基。N位的2个R¹中的至少一个表示分支烷 基或经分支烷基取代的芳香环基。R²及R³表示烷基、烷氧基、氨基或卤素原子；nl表示0～4的整数;n2表示0～3的整数。L^a为单键或共轭链。E表示氮原子或CH；ml表示0或1。] 

[化2] 

[式中，Za、Zb及Zc分别独立地表示形成5员环或6员环的原子群；其中，Za、Zb及Zc所形成的环中的至少一个具有酸性基。c1表示0或1。] 

(2)根据(1)所记载的光电转换元件，其中所述M为Ru。 

(3)根据(1)或(2)所记载的光电转换元件，其中所述L2是由下述式(L2-1)所表示。 

[化3] 

[Ac表示酸性基。c1与式L2为相同含义。] 

(4)根据(1)至(3)中任一项所记载的光电转换元件，其中所述式(1)的色素是由下述式(1-1)或式(1-2)所表示。 

[化4]