[发明专利]光电转换元件、色素增感太阳能电池、金属络合物色素、色素溶液及氧化物半导体电极

说明书

本发明提供一种光电转换元件及色素增感太阳能电池、以及金属络合物色素、色素溶液及氧化物半导体电极。所述光电转换元件具有导电性支撑体、包含电解质的感光体层、包含电解质的电荷转移体层及对电极，其中，感光体层具有担载有特定的式(1)所表示的金属络合物色素的半导体微粒。

技术领域

本发明涉及一种光电转换元件、色素增感太阳能电池、金属络合物色素、色素溶液及氧化物半导体电极。

背景技术

光电转换元件用于各种光传感器、复印机或太阳能电池等光电化学电池等。该光电转换元件实际应用的有使用金属的方式、使用半导体的方式、使用有机颜料或色素的方式或将这些方式组合的方式等各种方式。尤其，利用非枯竭性的太阳能的太阳能电池不需要燃料，作为利用无穷尽的清洁能源的光电转换元件，非常期待其正式的实际应用。其中，从很久之前就进行了硅类太阳能电池的研究开发，各国也有政策性的考虑而进行普及。但是，硅是无机材料，在产量及成本等的改善方面自然存在界限。

因此，正尽力进行使用金属络合物色素的光电化学电池(也称为色素增感太阳能电池)的研究。尤其成为其契机的是瑞士洛桑联邦理工学院的格莱切尔(Graetzel)等人的研究成果。他们采用在多孔氧化钛膜的表面固定有包含钌络合物的色素的结构，实现了与非晶硅相同程度的光电转换效率。由此，即使不使用高价的真空装置也能够制造的色素增感太阳能电池一举得到世界研究者的关注。

目前为止，作为色素增感太阳能电池中所使用的金属络合物色素，开发出了一般被称作N3、N719、N749(也称为黑色染料)、Z907及J2的色素等。

并且，除了这些金属络合物色素以外，还对各种金属络合物色素进行研究。

例如，可以举出含有具有二(4-取代苯基)氨基苯乙烯基骨架的吡啶环2个键合而成的联吡啶配体的金属络合物色素。

具体地举出其例子，在专利文献1中记载有含有2个吡啶环分别具有4-二苯基氨基苯乙烯基骨架的联吡啶配体的色素(D-3)。并且，在专利文献2中，记载有含有吡啶环分别具有N,N’-双(4-甲基)苯基-4-氨基苯乙烯基的联吡啶配体、2,2’-联吡啶-4,4’-二羧酸配体及2个异硫氰酸酯基作为辅助配体的色素(40)。另外，在专利文献3中记载有含有吡啶环分别具有苯基的4位碳原子被叔丁基取代的二苯基氨基苯乙烯基骨架的联吡啶配体的色素(D-1-7a)。

此外，在非专利文献1中记载有含有吡啶环分别具有苯乙烯基骨架的联吡啶配体的色素(Ru-TPA-EO-NCS)，在该苯乙烯基骨架中，苯基上导入有具有4位碳原子被烷氧基取代的苯基和未取代的苯基的非对称氨基。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-291534号公报

专利文献2：日本特开2008-021496号公报

专利文献3：日本特开2013-072079号公报

非专利文献

非专利文献1：J.Mater.Chem.，2009，19，p.5364-5376

发明内容

发明要解决的技术课题

对光电转换元件及色素增感太阳能电池所要求的性能越来越高，期望进一步提高光电转换效率。光电转换元件及色素增感太阳能电池的光电转换效率根据开路电压V_OC、短路电流密度J_SC及填充因子(fill factor)FF之积求出。因此，若使开路电压、短路电流密度及填充因子中的任一者增大，则能够期待光电转换效率的提高。

本发明的课题在于提供一种显出高开路电压的光电转换元件及色素增感太阳能电池、以及用于这些的金属络合物色素、色素溶液及氧化物半导体电极。