JP2004296170A - Material for photoelectric transfer element, photoelectric transfer element, and ruthenium complex compound - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a material for photoelectric transfer element which shows an optical absorption property even up to a long wavelength range and sensitizes efficiently semiconductor particulates, and is superior in durability. <P>SOLUTION: The material for the photoelectric transfer element comprises a metal complex compound containing a ligand as expressed by a general formula (1). In the general formula (1), R<SB>1</SB>-R<SB>6</SB>express each independently hydrogen atom, alkyl group which may have a substituent, alkenyl group which may have a substituent, aryl group which may have a substituent, or heteroaryl group which may have a substituent, R<SB>7</SB>and R<SB>8</SB>express a substituted group, a1 and a2 show each independently an integer of 0-3. When a1 is 2 or more, R<SB>7</SB>may be the same or different and may form a ring by mutually connecting, when a2 is 2 or more, R<SB>8</SB>may be the same or different and may form a ring by mutually connecting, and when a1 and a2 are both 1 or more, R<SB>7</SB>and R<SB>8</SB>may form a ring by mutual coupling. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換素子用材料および金属錯体化合物を半導体微粒子に結合および／または吸着させた電極を用いてなる光電変換素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】光を電気に変換する材料は、太陽光発電を中心に盛んに研究され、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池等の無機材料を用いた太陽電池が実用化されている。
【０００３】
現在、無機材料を用いた太陽電池製造技術に関して、製造コストの低減、大面積化、高効率化といった課題が残されている。
【０００４】
該課題に対し、特に製造コストの低減、高効率化という観点から有機材料を光電変換材料として用いる事が提唱されている。例えば、グレッツエルらの研究グル−プによる非特許文献文献１、特許文献１〜３記載の報告を挙げることができる。報告されている光電変換材料は、ルテニウム錯体が二酸化チタン多孔質膜に結合および／または吸着した電極を用いることを特徴とした材料である。用いられているルテニウム色素は、可視光領域を幅広く吸収することがきるため、ほぼ可視光の全領域の光を電気に変換できるという利点がある。
【０００５】
しかしながら、非特許文献１記載の公知のルテニウム色素については、可視光領域の光を光電変換しうるものの、太陽光に含まれる７００ｎｍを超える近赤外〜赤外の波長領域において光電変換特性が低いという問題があり、可視光から赤外域にわたる広い波長領域で吸収を有し、高い光電変換特性を示す材料の開発が望まれてきた。また、特許文献４〜７記載の長波長に吸収を有する金属錯体色素についても可視光〜赤外領域の光電変換特性には今だ改善の余地があった。
【０００６】
【非特許文献１】Ｎａｔｕｒｅ （第３５３巻、第７３７〜７４０頁、１９９１年）
【特許文献１】米国特許第４９２７７２１号公報
【特許文献２】ＷＯ９４／０４４９７号公報
【特許文献３】特開平１−２２０３８０号公報
【特許文献４】特開２０００−３１１７２３号公報
【特許文献５】特開２０００−１０５３４６号公報
【特許文献６】特開２００１−２９１５３４号公報
【特許文献７】特開２００２−１０５３４６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、長波長領域まで光吸収特性を示し、かつ半導体微粒子を効率よく増感し得る金属錯体化合物、かかる金属錯体化合物を用いることにより、高い光電変換効率を示し、かつ耐久性に優れた光電変換素子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者はこれらの課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
即ち本発明は、
（イ）下記一般式（１）により表される配位子を含有する金属錯体化合物を含
むことを特徴とする光電変換素子用材料。
【００１０】
【化６】

【００１１】
〔式中、Ｒ_１〜Ｒ_６はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアリ−ル基または置換基を有していてもよいヘテロアリ−ル基を表し、Ｒ_７およびＲ_８は置換基を表し、ａ１およびａ２は、それぞれ独立に０〜３の整数を表し、ａ１が２以上のとき、Ｒ_７は同じでも異なっていてもよく互いに連結して環を形成してもよく、ａ２が２以上のとき、Ｒ_８は同じでも異なっていてもよく互いに連結して環を形成してもよく、ａ１およびａ２が共に１以上のときＲ_７とＲ_８が互いに連結して環を形成してもよい。〕
（ロ）Ｒ_１〜Ｒ_４が置換基を有していてもよいアリ−ル基であることを特徴とする（イ）記載の光電変換素子用材料。
（ハ）一般式（１）により表される配位子を含有する金属錯体化合物が下記一般式（２）により表されることを特徴とする（イ）または（ロ）記載の光電変換素子用材料。
【００１２】
【化７】

【００１３】
〔式中、Ｍは遷移金属原子を表し、Ｒ_１〜Ｒ_８、ａ１およびａ２は、前記一般式（１）中のそれらと同義であり、ｍ１は１〜３の整数であり、ＬＬ_１は２座のビピリジン配位子または３座のテルピリジン配位子であり、ｍ２は０〜２の整数であり、ｍ１＋ｍ２が２または３であり、Ｘは１座または２座の配位子であり、ｎ１は０〜２の整数であり、Ｙ１は、電荷を中和させるのに対イオンが必要な場合の対イオンを表す。〕
（ニ）Ｍが、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｆｅ、ＣｏおよびＣｕであることを特徴とする（ハ）記載の光電変換素子用材料。
（ホ）ＬＬ_１が下記一般式（３−１）〜（３−５）：
【００１４】
【化８】

【００１５】
〔式中、Ｒ_１１〜Ｒ_２０はそれぞれ独立にカルボキシル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基、リン酸基、珪酸基、ホウ酸基またはこれらのプロトン解離体を表し、Ｒ_２１〜Ｒ_３０はそれぞれ独立に置換基を表し、Ｒ_１１〜Ｒ_３０は環上のどの位置に結合してもよく、ｃ１〜ｃ９およびｃ１１〜ｃ１９はそれぞれ独立に０〜４の整数を表し、ｃ１０およびｃ２０はそれぞれ独立に０〜３の整数を表し、ｃ１〜ｃ２０が２以上のとき、Ｒ_１１〜Ｒ_３０は同じでも異なっていてもよく、互いに連結して環を形成していてもよい。〕で表されることを特徴とする（ハ）または（ニ）記載の光電変換素子用材料。
（へ）（イ）〜（ホ）のいずれかに記載の光電変換素子用材料を使用してなる
光電変換素子。
（ト）（イ）〜（ホ）のいずれかに記載の光電変換素子用材料を半導体微粒子に結合および／または吸着させた電極を用いてなる（ヘ）記載の光電変換素子。
（チ） 一般式（４）により表されるルテニウム錯体化合物。
【００１６】
【化９】

【００１７】
〔式中、Ｒ_１〜Ｒ_８、ａ１およびａ２は、前記一般式（１）中のそれらと同義であり、ｍ１、ＬＬ_１、ｍ２、Ｘ、ｎ１およびＹ_１は、前記一般式（２）中のそれらと同義である。〕
（リ）Ｒ_１〜Ｒ_４が置換基を有していてもよいアリ−ル基であることを特徴とする（チ）記載のルテニウム錯体化合物。
（ヌ）アリール基が下記一般式（５）で表される（リ）記載のルテニウム錯体
化合物。
【００１８】
【化１０】

【００１９】
〔式中、Ｒ_３１は前記一般式（１）のＲ_７およびＲ_８と同義の置換基であり、ａ３は０〜５の整数を表し、ａ３が２以上のとき、Ｒ_３１はそれぞれ同じでも異なっていてもよく互いに連結して環を形成してもよい。〕
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の様態について詳細に説明する。
【００２１】
本発明の光電変換素子用材料は、一般式（１）により表される配位子を含有する金属錯体化合物を含むことを特徴とする光電変換素子用材料である。
【００２２】
ここで「光電変換素子」としては公知の光電変換素子（例えば特開平１−２２０３８０号公報記載の光電化学電池）を表わし、本発明の光電変換素子用材料は、これらの光電変換素子に有用に使用することができる。
【００２３】
一般式（１）中、Ｒ_１〜Ｒ_６はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアリ−ル基または置換基を有していてもよいヘテロアリ−ル基を表わす。
【００２４】
ここで、置換基（以下置換基Ｒ’と記載する）の具体例としては、カルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、ホスホン酸基、リン酸基、珪酸基、ホウ酸基またはこれらのプロトン解離体〔好ましくは、−ＣＯＯ⁻、−ＳＯ_３ ⁻、−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）（Ｏ⁻）、−Ｂ（ＯＨ）（Ｏ⁻）等〕、アルキル基（好ましくは、炭素原子数１〜２０のアルキル基、具体例としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘプチル基、２−エチルヘキシル基、ベンジル基、２−エトキシエチル基、１−カルボキシメチル基等）、アルケニル基（好ましくは、炭素原子数２〜２０のアルケニル基、具体例としては、ビニル基、アリル基、オレイル基等）、アルキニル基（好ましくは、炭素原子数２〜２０のアルキニル基、具体例としては、エチニル基、ブタジイニル基、フェニルエチニル基等）、シクロアルキル基（好ましくは、炭素原子数３〜２０のシクロアルキル基、具体例としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、４−メチルシクロヘキシル基等）、アリ−ル基（好ましくは、炭素原子数６〜２６のアリ−ル基、具体例としては、フェニル基、１−ナフチル基、４−メトキシフェニル基、２−クロロフェニル基、３−メチルフェニル基等）、ヘテロアリール基（好ましくは、炭素原子数２〜２０のヘテロアリール基、具体例としては、２−チエニル基、２−ピリジル基、４−ピリジル基、２−イミダゾリル基、２−ベンゾイミダゾリル基、２−チアゾリル基、２−オキサゾリル基等）、アルコキシ基（好ましくは、炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基、ベンジルオキシ基等）、アリ−ルオキシ基（好ましくは、炭素原子数６〜２６のアリ−ルオキシ基、具体例としては、フェノキシ基、１−ナフチルオキシ基、３−メチルフェノキシ基、４−メトキシフェノキシ基等）、アルコキシカルボニル基（好ましくは、炭素原子数２〜２０のアルコキシカルボニル基、具体例としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、２−エチルヘキシルオキシカルボニル基等）、アミノ基（好ましくは、炭素原子数０〜２０のアミノ基、具体例としては、アミノ基、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ基、Ｎ−エチルアミノ基、アニリノ基等）、スルホンアミド基（好ましくは、炭素原子数０〜２０のスルホンアミド基、具体例としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルスルホンアミド基、Ｎ−フェニルスルホンアミド基等）、アシル基（好ましくは、炭素数１〜１０のアシル基、具体例としては、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基等）、アシルオキシ基（好ましくは、炭素原子数１〜２０のアシルオキシ基、具体例としては、アセチルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等）、カルバモイル基（好ましくは、炭素原子数１〜２０のカルバモイル基、具体例としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル基、Ｎ−フェニルカルバモイル基等）、アシルアミノ基（好ましくは、炭素原子数１〜２０のアシルアミノ基、具体例としては、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基等）、シアノ基、またはハロゲン原子（具体例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）が挙げられる。
【００２５】
置換基を有していてもよいアルキル基としては、前記の置換基Ｒ’を有していてもよい直鎖、分岐または環状のアルキル基であり、好ましくは、炭素数１〜２０の置換基Ｒ’を有していてもよい直鎖、分岐または環状のアルキル基であり、具体例としては、メチル基、エチル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、シクロペンチル基、１−シクロヘキシル−２，２−ジメチルプロピル基、クロロメチル基、２−ヒドロキシエチル基、メトキシメチル基、ホルミルメチル基、ホルミルオキシメチル基、メトキシカルボニルメチル基、ベンジル基、１−カルボキシメチル基等のアルキル基であり、好ましくは、メチル基、エチル基等が挙げられる。
【００２６】
置換基を有していてもよいアルケニル基としては、
前記の置換基Ｒ’を有していてもよい直鎖、分岐のアルケニル基であり、好ましくは、炭素数２〜１０の置換基Ｒ’を有していてもよい直鎖、分岐のアルケニル基であり、具体例としては、ビニル基、プロペニル基、ｉｓｏ−ブテニル基、１−カルボキシルビニル基、スチリル基、４−フェニル−２−ブテニル基等であり、好ましくは、ビニル基、２−カルボキシルビニル基等が挙げられる。
【００２７】
置換基を有していてもよいアリ−ル基としては、
前記の置換基Ｒ’を有していてもよいアリール基であり、好ましくは、炭素数６〜２０の置換基Ｒ’を有していてもよいアリ−ル基であり、具体例としては、フェニル基、４−カルボキシフェニル基、３−カルボキシフェニル基、３，５−ジカルボキシフェニル基、２，４，６−トリカルボキシフェニル基、４−ニトロフェニル基、４−シアノフェニル基、４−ヒドロキシフェニル基、４−ジヒドロキシボラニルフェニル基、４−スルホニルフェニル基、３−メチルフェニル基、４−トリフルオロメチルフェニル基、２，４，６−トリメチルフェニル基、４−クロロフェニル基、４−ブロモフェニル基、４−ヨ−ドフェニル基、４−メトキシカルボニルフェニル基、４−（５’−メチルベンゾキサゾ−ル−２’−イル）フェニル基、４−（２−チエニル）フェニル基、４−（２−フリル）フェニル基、ジブチルアミノカルボニルフェニル基、４−ジメチルアミノフェニル基、１−ナフチル基、２−ニトロ−１−ナフチル基、２−シアノ−１−ナフチル基、６−ヒドロキシ−１−ナフチル基、４−メチル−１−ナフチル基、２−トリフルオロメチル−１−ナフチル基等であり、好ましくは、フェニル基、４−カルボキシフェニル基、３−カルボキシフェニル基、４−ブロモフェニル基、１−ナフチル基等が挙げられる。
【００２８】
置換基を有していてもよいヘテロアリ−ル基としては、
前記の置換基Ｒ’を有していてもよいヘテロアリ−ル基であり、好ましくは、炭素数２〜２０の置換基Ｒ’を有していてもよいヘテロアリ−ル基であり、具体例としては、４−カルボキシ−２−フラニル基、４−カルボキシ−２−ピロリル基、２−チエニル基、４Ｈ−ピラニル基等のヘテロアリ−ル基等が挙げられる。
【００２９】
Ｒ_１〜Ｒ_４は、好ましくは、前記の置換基Ｒ’を有していてもよい炭素数６〜２０のアリ−ル基であり、具体例としては、フェニル基、４−カルボキシフェニル基、３−カルボキシフェニル基、４−スルホニルフェニル基、３−メチルフェニル基、４−クロロフェニル基、４−メトキシカルボニルフェニル基、４−ジメチルアミノフェニル基、１−ナフチル基等であり、好ましくは、フェニル基、４−カルボキシフェニル基、３−カルボキシフェニル基、４−ブロモフェニル基、１−ナフチル基等が挙げられる。
【００３０】
Ｒ_７およびＲ_８はそれぞれ独立に置換基を表し、好ましくは、置換基Ｒ’の具体例として記載した置換基を挙げることができる。具体例としては、カルボキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基、ホウ酸基またはこれらのプロトン解離体（好ましくは、−ＣＯＯ⁻、−ＳＯ_３ ⁻等）、置換基Ｒ’に記載したアルキル基、置換基Ｒ’に記載したアリ−ル基、置換基Ｒ’に記載したアルコキシ基、置換基Ｒ’に記載したアルコキシカルボニル基、置換基Ｒ’に記載したアミノ基、置換基Ｒ’に記載したアシル基、またはハロゲン原子等であり、好ましくは、カルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、ホスホン酸基、ホウ酸基、メチル基、エチル基、フェニル基、メトキシ基、メトキシカルボニル基、ジメチルアミノ基、ホルミル基、臭素原子等が挙げられ、より好ましくは、カルボキシル基、スルホン酸基、メチル基、フェニル基、メトキシ基、メトキシカルボニル基が挙げられる。
【００３１】
一般式（１）中、置換基の数を表すａ１およびａ２は、それぞれ独立に０〜３の整数を表し、ａ１が２以上のとき、Ｒ_７は同じでも異なっていてもよく互いに連結して環を形成してもよく、ａ２が２以上のとき、Ｒ_８は同じでも異なっていてもよく互いに連結して環を形成してもよく、ａ１およびａ２が共に１以上のときＲ_７とＲ_８が互いに連結して環を形成してもよく、好ましくは、ａ１およびａ２は、０〜２であり、より好ましくは、０または１である。
【００３２】
以下に一般式（１）の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。また、下記具体例における配位子がプロトン解離性基（具体例としては、カルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、ホスホン酸基、リン酸基、珪酸基、ホウ酸基）を含む場合、配位子は必要に応じて解離しプロトンを放出してもよい。
【００３３】
【化１１】

【００３４】
【化１２】

【００３５】
【化１３】

【００３６】
一般式（１）により表される配位子を含有する金属錯体化合物は、下記一般式（２）により表されるのが好ましい。
【００３７】
【化１４】

【００３８】
〔式中、Ｍは遷移金属原子を表し、Ｒ_１〜Ｒ_８、ａ１およびａ２は、前記一般式（１）中のそれらと同義であり、ｍ１は１〜３の整数であり、ＬＬ_１は２座のビピリジン配位子または３座のテルピリジン配位子であり、ｍ２は０〜２の整数であり、ｍ１＋ｍ２が２または３であり、Ｘは１座または２座の配位子であり、ｎ１は０〜２の整数であり、Ｙ１は、電荷を中和させるのに対イオンが必要な場合の対イオンを表す。〕 一般式（２）中のＲ_１〜Ｒ_８、ａ１およびａ２は、前記一般式（１）中のそれらと同義である。
【００３９】
一般式（２）中、Ｍは遷移金属原子を表し、好ましくは、４配位または６配位が可能な金属を表し、より好ましくは、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｏｓ、Ｃｏ 、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｃｕ、Ｚｎであり、さらに好ましくは、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｆｅ、ＣｏおよびＣｕであり、特に好ましくはＲｕである。
【００４０】
一般式（２）中、配位子の数を表すｍ１は、１〜３の整数であり、好ましくは１である。
【００４１】
一般式（２）中、ＬＬ_１は、２座のビピリジン配位子または３座のテルピリジン配位子を表し、好ましくは、配位子ＬＬ_１が下記一般式（３−１）〜（３−５）：
【００４２】
【化１５】

【００４３】
〔式中、Ｒ_１１〜Ｒ_２０はそれぞれ独立にカルボキシル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基、リン酸基、珪酸基、ホウ酸基またはこれらのプロトン解離体を表し、Ｒ_２１〜Ｒ_３０はそれぞれ独立に置換基を表し、Ｒ_１１〜Ｒ_３０は環上のどの位置に結合してもよく、ｃ１〜ｃ９およびｃ１１〜ｃ１９はそれぞれ独立に０〜４の整数を表し、ｃ１０およびｃ２０はそれぞれ独立に０〜３の整数を表し、ｃ１〜ｃ２０が２以上のとき、Ｒ_１１〜Ｒ_３０は同じでも異なっていてもよく、互いに連結して環を形成していてもよい。〕
のいずれかにより表され、より好ましくは、一般式（３−１）、（３−４）、（３−５）により表され、さらに好ましくは、一般式（３−１）により表される。
【００４４】
一般式（３−１）〜（３−５）中、Ｒ_１１〜Ｒ_２０は、それぞれ独立にカルボキシル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基、リン酸基、珪酸基、ホウ酸基またはこれらのプロトン解離体を表し、好ましくは、カルボキシル基、スルホン酸基が挙げられる。
【００４５】
一般式（３−１）〜（３−５）中、Ｒ_２１〜Ｒ_３０は、それぞれ独立に置換基を表し、具体例としては、前記の置換基Ｒ’に記載したアルキル基、前記の置換基Ｒ’に記載したアルケニル基、前記の置換基Ｒ’に記載したシクロアルキル基、前記の置換基Ｒ’に記載したアリール基、前記の置換基Ｒ’に記載したヘテロアリール基、前記の置換基Ｒ’に記載したアルコキシ基、前記の置換基Ｒ’に記載したアリールオキシ基、前記の置換基Ｒ’に記載したアシルオキシ基、前記の置換基Ｒ’に記載したアルコキシカルボニル基、前記の置換基Ｒ’に記載したカルバモイル基、前記の置換基Ｒ’に記載したアシルアミノ基、前記の置換基Ｒ’に記載したアミノ基、前記の置換基Ｒ’に記載したアシル基、前記の置換基Ｒ’に記載したスルホンアミド基、シアノ基またはハロゲン原子である。
【００４６】
一般式（３−１）〜（３−５）中、ｃ１〜ｃ９およびｃ１１〜ｃ１９はそれぞれ独立に０〜４の整数を表し、好ましくは、０〜２の整数であり、より好ましくは０または１である。
【００４７】
一般式（３−１）〜（３−５）中、ｃ１０およびｃ２０はそれぞれ０〜３の整数を表し、好ましくは、０〜２の整数であり、より好ましくは１である。
【００４８】
一般式（２）中、配位子ＬＬ_１の数を表すｍ２は、０〜２の整数であり、好ましくは１である。
【００４９】
一般式（２）中、Ｘは１座または２座の配位子であり、Ｘの配位子の数を表すｎ１は０〜２の整数である。
【００５０】
配位子Ｘの例としては、アシルオキシ基〔好ましくは、炭素数１〜２０のアシルオキシ基、具体例としては、アセチルオキシ、ベンゾイルオキシ基、オキザリレン基（−ＯＣ（Ｏ）Ｃ（Ｏ）Ｏ−）〕、アシルチオ基（好ましくは、炭素数１〜２０のアシルチオ基、具体例としては、アセチルチオ、ベンゾイルチオ基）、アシルアミノオキシ基〔好ましくは、炭素数１〜２０のアシルアミノオキシ基、具体例としては、Ｎ−メチルベンゾイルアミノオキシ基（ＰｈＣ（Ｏ）Ｎ（ＣＨ_３）Ｏ−）、アセチルアミノオキシ基（ＣＨ_３Ｃ（Ｏ）ＮＨＯ−）〕、チオアシルオキシ基〔好ましくは、炭素数１〜２０のチオアシルオキシ基、具体例としては、チオアセチルオキシ基（ＣＨ_３Ｃ（Ｓ）Ｏ−）〕、チオアシルチオ基〔好ましくは、炭素数１〜２０のチオアシルチオ基、具体例としては、チオアセチルチオ基（ＣＨ_３Ｃ（Ｓ）Ｓ−）、チオベンゾイルチオ基（ＰｈＣ（Ｓ）ＣＳ−）〕、チオカルボネート基〔好ましくは、炭素数１〜２０のチオカルボネート基、具体例としては、エチルトリチオカルボネート基（Ｃ_２Ｈ_５ＳＣ（Ｓ）Ｓ−）、フェニルトリチオカルボネート基（ＰｈＳＣ（Ｓ）Ｓ−）〕、ジチオカルボネート基〔好ましくは、炭素数１〜２０のジチオカルボネート基、具体例としては、エチルジチオカルボネート基（Ｃ_２Ｈ_５ＯＣ（Ｓ）Ｓ−）〕、トリチオカルボネート基〔好ましくは、炭素数１〜２０のトリチオカルボネート基、具体例としては、エチルトリチオカルボネート基（Ｃ_２Ｈ_５ＳＣ（Ｓ）Ｓ−）〕、アルキルチオ基（好ましくは、炭素数１〜２０、具体例としては、メタンチオ基、エチレンジチオ基）、アリールチオ基（好ましくは、炭素数６〜２０のアリールチオ基、具体例としては、フェニルチオ基、１，２−フェニレンジチオ基）、アルコキシ基（好ましくは、炭素数１〜２０のアルコキシ基、具体例としては、メトキシ基、エチレンジオキシ基）、アリールオキシ基（好ましくは、炭素数６〜２０のアリールオキシ基、具体例としては、フェノキシ基）、イソチオシアネート基、イソシアネート基、シアネート基、チオシアネート基からなる群から選ばれた１座または２座の配位子、あるいはβ−ジケトナト配位子〔好ましくは、炭素数３〜２０のβ−ジケトナト配位子、具体例としては、ＣＨ_３Ｃ（Ｏ…）ＣＨ＝Ｃ（Ｏ−）ＣＨ_３（…は配位結合を表す）〕、β−ジチオケトナト配位子〔好ましくは、炭素数３〜２０のβ−ジチオケトナト配位子、具体例としては、ＣＨ_３Ｃ（Ｓ…）ＣＨ＝Ｃ（Ｓ−）ＣＨ_３〕、β−ケトチオナト配位子〔好ましくは、炭素数３〜２０のβ−ケトチオナト配位子、具体例としては、ＣＨ_３Ｃ（Ｏ…）ＣＨ＝Ｃ（Ｓ−）ＣＨ_３〕、β−チオケトナト配位子〔好ましくは、炭素数３〜２０のβ−チオケトナト配位子、具体例としては、ＣＨ_３Ｃ（Ｓ…）ＣＨ＝Ｃ（Ｏ−）ＣＨ_３〕、ジアルキルケトン配位子（好ましくは、炭素数３〜２０のジアルキルケトン配位子、具体例としては、ジメチルケトン配位子〔（ＣＨ_３）_２ＣＯ…）〕、カルボンアミド配位子（好ましくは、炭素数１〜２０のカルボンアミド配位子）、チオカルボンアミド配位子（好ましくは、炭素数１〜２０のチオカルボンアミド配位子）、チオウレア配位子（好ましくは、炭素数１〜２０のチオウレア配位子）、イソチオウレア配位子（好ましくは、炭素数１〜２０のイソチオウレア配位子）、ハロゲン、水などが挙げられるが、好ましくは、イソチオシアネート基、イソシアネート基、シアネート基またはチオシアネート基あるいはハロゲンであり、好ましくは、イソシアネート基またはイソチオシアネート基であり、さらに好ましくは、イソチオシアネート基である。
【００５１】
一般式（２）中、対イオンを表すＹ_１は電荷を中和させるのに対イオンが必要な場合の対イオンを表す。本発明の金属錯体化合物が陽イオン、陰イオンであるか、あるいは正味のイオン電荷を持つかどうかは、その金属、配位子、および置換基に依存する。また置換基が解離性基を有する場合、解離して負電荷を持っても良く、この場合にも分子全体の電荷はＹ_１によって中和される。好ましくは、陽イオンは、無機または有機のアンモニウムイオン（具体例としては、テトラアルキルアンモニウムイオン、ピリジニウムイオン）およびアルカリ金属イオンであり、一方、陰イオンは、無機陰イオンあるいは有機陰イオンのいずれであってもよく、より好ましくは、ハロゲン陰イオン、（具体例としては、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン）、アリールスルホン酸イオン（具体例としては、ｐ−トルエンスルホン酸イオン、ｐ−クロロベンゼンスルホン酸イオン）、アリールジスルホン酸イオン（具体例としては、１，３−ベンゼンジスルホン酸イオン、１，５−ナフタレンジスルホン酸イオン、２，６−ナフタレンジスルホン酸イオン）、アルキル硫酸イオン（具体例としては、メチル硫酸イオン）、硫酸イオン、チオシアン酸イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロホスフェートイオン、ピクリン酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオンが挙げられる。さらに電荷均衡対イオンとしてイオン性ポリマー、あるいは金属錯体化合物と逆電荷を有する他の化合物を用いてもよいし、金属錯イオン（具体例としては、ビスベンゼン−１，２−ジチオラトニッケル（ＩＩＩ）等）も使用可能である。
【００５２】
前記一般式（２）により表される金属錯体化合物は、好ましくは、下記一般式（４）により表される。
【００５３】
【化１６】

【００５４】
〔式中、Ｒ_１〜Ｒ_８、ａ１およびａ２は、前記一般式（１）中のそれらと同義であり、ｍ１、ＬＬ_１、ｍ２、Ｘ、ｎ１およびＹ_１は、前記一般式（２）中のそれらと同義である。〕
一般式（４）中、Ｒ_１〜Ｒ_８、ａ１およびａ２は、前記一般式（１）中のそれらと同義であり、ｍ１、ＬＬ_１、ｍ２、Ｘ、ｎ１およびＹ_１は、前記一般式（２）中のそれらと同義である。
【００５５】
好ましくは、前記一般式（４）のＲ_１〜Ｒ_４が、置換基を有していてもよいアリ−ル基であり、より好ましくは、前記の置換基Ｒ’を有していてもよい炭素数６〜２０のアリール基であり、さらに好ましくは、下記一般式（５）の置換基で表されるアリール基である。
【００５６】
【化１７】

【００５７】
〔式中、Ｒ_３１は前記一般式（１）のＲ_７およびＲ_８と同義の置換基であり、ａ３は０〜５の整数を表し、ａ３が２以上のとき、Ｒ_３１はそれぞれ同じでも異なっていてもよく互いに連結して環を形成してもよい。〕
一般式（５）中、Ｒ_３１は前記一般式（１）のＲ_７およびＲ_８と同義の置換基であり、具体例としては、カルボキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基、ホウ酸基、またはこれらのプロトン解離体（例えば、−ＣＯＯ⁻、−ＳＯ_３ ⁻等）、前記の置換基Ｒ’に記載したアルキル基、前記の置換基Ｒ’に記載したアリ−ル基、前記の置換基Ｒ’に記載したアルコキシ基、前記の置換基Ｒ’に記載したアルコキシカルボニル基またはハロゲン原子が挙げられる。
【００５８】
ａ３は、０〜５の整数を表し、ａ３が２以上のとき、Ｒ_３１はそれぞれ同じでも異なっていてもよく互いに連結して環を形成してもよく、好ましくは、１または２であり、さらに好ましくは１である。
【００５９】
一般式（２）で表される金属錯体化合物の具体例を下記一般式（６−１）〜（６−３）を用いて以下に示すが、本発明はそれらに限定されるものではない。なお、下記具体例における金属錯体化合物が、プロトン解離性基（具体例としては、カルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、ホスホン酸基、リン酸基、珪酸基、ホウ酸基）を有する配位子を含む場合、該配位子は必要に応じて解離しプロトンを放出してもよい。
【００６０】
【化１８】

【００６１】
一般式（６−１，６−２，６−３）の例示化合物を第１表に示す。
【００６２】
【表１】

【００６３】
【表２】

【００６４】
【表３】

【００６５】
【表４】

【００６６】
本発明で用いる一般式（１）で表される配位子を有する金属錯体化合物は、Ｊ．Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．， １１９， ４６２２−４６３２ （１９９７）等の文献及び文献中に引用された方法等を参考にして製造することができる。
【００６７】
すなわち、一般式（１）記載の化合物は、例えば下記一般式（６）と一般式（７）のＷｉｔｔｉｎｇ−Ｈｏｒｎｅｒ−Ｅｍｍｏｎｓ反応によるアルケンの形成により製造することができる。
【００６８】
【化１９】

【００６９】
〔式中、Ｒ_７、Ｒ_８、ａ１およびａ２は、一般式（１）のＲ_７、Ｒ_８、ａ１およびａ２と同じであり、Ｒ_３２は、メチル基またはエチル基を表す。〕
【００７０】
【化２０】

【００７１】
〔式中、Ｒ_１およびＲ_２は、一般式（１）のＲ_１〜Ｒ_４と同じである。〕
公知のＷｉｔｔｉｎｇ−Ｈｏｒｎｅｒ−Ｅｍｍｏｎｓ反応による製造方法としては、前記一般式（６）と前記一般式（７）とを、溶媒（例えば、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等）中で、塩基（カリウム−ｔ−ブトキシド、水素化ナトリウム、炭酸カリウム等）の存在下に反応させる方法を挙げることができる。
【００７２】
本発明で用いる一般式（２）で表される金属錯体化合物は、例えば、 Ｉｎｏｒｇ． Ｃｈｅｍ．， ３８， ６２９８〜６３０５ （１９９９）， Ｃｈｅｍ． Ｃｏｍｍｕｎ．， １７０５〜１７０６（１９９７）， Ｉｎｏｒｇ． Ｃｈｅｍ．， ３７， ５２５１〜５２５９ （１９９８） 等の文献及び文献中に引用された方法等を参考にして製造することができる。
【００７３】
例えば、以下の３段階の反応にて製造することができる。
【００７４】
まず、第１段階では前記一般式（１）により表される配位子と遷移金属のハロゲン化塩、酢酸塩、硫酸塩、硝酸塩、または遷移金属の有機錯体とを溶媒中（例えば、エタノール、クロロホルム、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、水等）で反応して一般式（１）により表される配位子の金属錯体化合物を得、次いで第２段階では、前記第１段階で得た金属錯体化合物と下記一般式（９）の配位子とを溶媒中（例えば、エタノール、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、水等）で反応させて、一般式（１）および下記一般式（９）の配位子を有する金属錯体化合物を得、次いで第３段階では、前記第２段階で得た金属錯体化合物と一般式（１０）で示される配位子化合物とを溶媒中（例えば、エタノール、クロロホルム、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、水等）で反応させて製造することができる。
【００７５】
また、前記製造法において、第１段階に用いた前記一般式（１）の配位子の代わりに下記一般式（９）で表される配位子を用い、第２段階に用いた下記一般式（９）の配位子の代わりに前記一般式（１）の配位子を用いても同様に製造できる。
一般式（９）
ＬＬ_１
〔式中、ＬＬ_１は、一般式（２）のＬＬ_１と同じである。〕
一般式（１０）
Ｚ・Ｘ_１
〔式中、Ｘ_１は、一般式（２）のＸと同じであり、ＺはＸの対イオンを表し、好ましくは、水素イオン、無機陽イオン（ナトリウムイオン、カリウムイオン等）、有機陽イオン（アンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン等）が挙げられる。〕
以上、詳述した下記一般式（１）により表される配位子を含有する金属錯体化合物を含むことを特徴とする光電変換素子用材料は、従来の公知の材料と比較し、吸収帯がより近赤外〜赤外領域まで広がることで広い波長領域で光増感することができるため光電変換素子用材料として好ましい。
【００７６】
次に本発明に係る光電変換素子について述べる。
【００７７】
本発明に係る光電変換素子は、前記一般式（１）記載の配位子を含有する金属錯体化合物を使用してなる光電変換素子であり、好ましくは、前記一般式（１）記載の配位子を含有する金属錯体化合物を半導体微粒子に結合および／または吸着させた電極を用いてなる光電変換素子であり、より好ましくは、図１に示すように、基板１、導電層３、色素吸着半導体微粒子層５、電荷移動層６、導電層４および基板２の順に積層してなる素子である。
【００７８】
以下、前記の基板、導電層、色素吸着半導体微粒子層および電荷移動層に関して説明する。
【００７９】
本発明の光電変換素子に用いられる基板としては、ガラスおよび樹脂等が挙げられる。
【００８０】
ガラスの具体例としては、ホウケイ酸ガラス、ケイ酸ガラス、ソ−ダ石灰ガラス、ケイ酸アルカリガラス、カリ石灰ガラス、鉛ガラス、バリウムガラスなどのケイ酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラス、リン酸塩ガラスなどが挙げられる。樹脂の具体例としては、ポリカ−ボネ−ト、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタラ−ト、テフロン（登録商標）などフッ素樹脂が挙げられる。
【００８１】
基板は透明であっても半透明であってもよく、着色していてもよいが、透明なものが好ましい。
【００８２】
本発明の光電変換素子に用いられる導電層としては、金属、導電性金属酸化物および導電性有機物が挙げられる。
【００８３】
導電層に用いる金属の具体例としては、仕事関数が３．５〜 ６．０ ｅＶの金属を用いることができる。例えば、白金、金、銀、銅、コバルト、鉄、ニッケル、パラジウム、バナジウム、ロジウム、タングステン、亜鉛などを挙げることができる。
【００８４】
導電性金属酸化物としては、導電性金属酸化物（例えば、インジウム−スズ複合酸化物、フッ素ド−プした酸化スズなど）が挙げられ、導電層を形成した際に表面抵抗が低いものほどよい。好ましい表面抵抗の範囲としては１００Ω／ｃｍ^２以下であり、更に好ましくは、３０Ω／ｃｍ^２以下である。この下限には特に制限はないが通常は０．１〜１０Ω／ｃｍ^２程度である。導電層の厚さは、０．０２〜１０ｍｍ程度であることが好ましい。また、透明な基板に導電性金属酸化物の層を０．０２〜１０ｍｍ程度形成した場合には、透明導電層として使用することができる。
【００８５】
導電性有機物の具体例としては、一般の炭素電極に用いられる炭素材料やフラ−レンなどの炭素材料、カ−ボンナノチュ−ブ、ポリアセチレンなどの炭化水素、置換基を有していてもよいポリアニリンやポリチオフェンなどの導電性高分子、テトラチアフルバレン−テトラシアノキノジメタンなどの電荷移動錯体を、蒸着法、スピンコ−ト法等により基板上に形成したものが挙げられる。
【００８６】
色素吸着半導体微粒子層は、半導体微粒子層と色素層などから構成される層である。ここで、半導体微粒子層とは、半導体微粒子により形成された層であり、色素層とは、前記半導体微粒子層に結合および／または吸着させることにより形成された本発明の前記一般式（１）記載の配位子を含有する金属錯体化合物の層である。
【００８７】
半導体微粒子層の材料の具体例としては、ＴｉＯ_２、 Ｆｅ_２Ｏ_３、 ＷＯ_３、 ＺｎＯ、 Ｎｂ_２Ｏ_５、 ＳｎＯ_２などの金属酸化物の半導体微粒子が挙げられ、好ましくは、ＴｉＯ_２、 ＺｎＯ、 ＳｎＯ_２などの半導体微粒子である。より好ましくはＴｉＯ_２の半導体微粒子である。また、半導体微粒子は、単独で用いてもよいし異なる半導体微粒子を混合して用いてもよい。また、導電層として挙げた金属と前記半導体微粒子の混合物でもよい。
【００８８】
導電層を形成した基板上に半導体微粒子層を形成する場合には、特開平１１−３１２５４１号公報に記載のように緻密な薄膜層を下塗り層として塗布しておくことが好ましい。
【００８９】
導電層を形成した基板上に半導体微粒子層を形成する方法としては、スプレ−パイロリシス法、印刷法などが好ましい。
【００９０】
半導体微粒子層の形成方法としては、前記半導体微粒子層に用いる材料を微粒子化し、分散液またはコロイド液を調製し塗布する事による方法が挙げられる。コロイド溶液の調整法として技術情報協会の「ゾル−ゲル法による薄膜コ−ティング技術」（１９９５）、（株）シ−エムシ−社発行の「色素増感太陽電池の最新技術」などに記載の方法が好ましい。また半導体微粒子の作製法として、乳鉢ですり潰す方法、ミルによる粉砕法などが挙げられる。
【００９１】
これらの半導体微粒子の粒径は、粉砕化後の１次微粒子として５〜２００ｎｍであることが好ましく特に８〜１００ｎｍであることが好ましい。また、分散中の半導体微粒子（２次粒子）の平均粒径としては０．０１〜１０ｍｍであることが好ましい。さらには、２種類以上の粒子サイズ分布の異なる半導体微粒子を混合してもよい。
【００９２】
係る方法により調製した半導体微粒子を分散溶剤に分散させることによりコロイド溶液を調製することができる。分散溶媒の具体例としては、水または各種の有機溶媒（例えばメタノ−ル、エタノ−ル、イソプロピルアルコ−ル、ジクロロメタン、アセトン、アセトニトリル、酢酸エチル）が挙げられる。分散の際、必要に応じて、ポリマ−、界面活性剤、酸、もしくはキレ−ト剤などを分散補助剤として用いてもよい。
【００９３】
係る分散液、コロイド溶液の導電層を形成した基板への塗布の具体的方法として、ドクタ−ブレ−ド法、ロ−ラ法、ディップ法、エア−ナイフ法、スピン法、スプレ−法、スクリ−ン印刷法などが挙げられるが、好ましくは、ドクタ−ブレ−ド法、ロ−ラ法、スピン法、スクリ−ン印刷法である。
【００９４】
また、半導体微粒子層は単層と限定する必要はない。半導体微粒子の粒径が違った分散液を多層塗布することも可能であり、種類が異なる半導体微粒子、バインダ−および添加剤の組成が異なる半導体微粒子の分散液を多層に塗布することもできる。多層塗布する場合、数回から十数回重ね塗りしてもよい。重ね塗りの場合にはスクリ−ン印刷法が好ましい。
【００９５】
半導体微粒子層の厚みは、好ましくは、０．１〜２００ｍｍである。より好ましくは、１〜１００ｍｍである。半導体層の材料の１ｍ^２あたりの塗布量は好ましくは、０．５〜４００ｇであり、より好ましくは、５〜１００ｇである。
【００９６】
半導体層は、基板に塗布後、粒子同士を物理的に接触させるため、および塗膜強度を向上させるために加熱処理することが好ましい。好ましい加熱処理温度の範囲は４０℃以上７００℃未満であり、より好ましくは、１００℃以上５５０℃未満である。また加熱処理時間は１０分〜１０時間程度であるが、好ましくは、３０分から２時間である。樹脂基板など融点の低い基板を用いる場合は、高温処理は好ましくなく、基板の変質や変形が起こる温度よりも低い温度での加熱処理を行う。
【００９７】
また、加熱後に半導体微粒子の表面純度を上げたり金属錯体化合物の結合および／または吸着を促進するため、四塩化チタンや三塩化チタンを用いたメッキ処理を行ってもよい。
【００９８】
半導体微粒子は、多くの金属錯体化合物が吸着できるように表面積の大きいものが好ましい。このため半導体微粒子を支持基板に塗設した状態での表面積は、投影面積に対して１０〜３０００倍であることが好ましい。
【００９９】
以下に、本発明の色素層について以下説明する。色素層は、本発明の金属錯体化合物を半導体微粒子層に結合および／または吸着させることにより形成された金属錯体化合物の層である。
【０１００】
色素層の形成方法としては、半導体微粒子層に結合および／または吸着することにより層を形成させる方法であれば問わないが、好ましい方法としては、本発明の金属錯体化合物を溶媒に溶解させた後、該溶液に、導電層および半導体微粒子層を形成した基板を一定時間浸漬し、半導体微粒子層に金属錯体化合物を結合および／または吸着させることにより形成する方法等が挙げられる。
【０１０１】
前記の色素層の形成方法に用いられる溶媒としては、基板の材質を変質や変形などにより痛めることなく、また本発明の金属錯体化合物を溶解させるものであれば問わないが、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、アセトニトリル、クロロホルム、ジクロロメタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、トルエン、アセトン、ヘキサン、水等が挙げられる。好ましくは、メタノール、エタノール、アセトニトリルであり、金属錯体化合物溶液の濃度は、０．０００１〜１ ｍｏｌ ／ Ｌに調整すればよいが、好ましくは、０．１〜１００ ｍＭ ／ Ｌであり、浸漬温度および時間は、室温から溶媒の還流温度であり、時間は１０分から１０００時間の間である。好ましくは、室温〜溶媒の還流温度で５時間〜１００時間であり、金属錯体化合物溶液は、本発明の１種類の金属錯体化合物からなるものでもよいし、数種類混合したものでもよい。
【０１０２】
また、本発明の金属錯体化合物と公知の色素、例えば、公知のポルフィリン色素、ルテニウム錯体色素、メチン色素、スクアリリウム色素、キサンテン色素、フェナジノン色素、トリフェニルメタン色素、クマリン色素、フタロシアニン色素などを併用して光電変換の波長域をより広くすることも可能である。
【０１０３】
本発明の電荷移動層について下記に詳細を述べる。
電荷移動層は、色素の酸化体に電子を補充する、または色素の還元体に正孔を補充する機能を有する。
【０１０４】
本発明で用いることのできる電荷移動層としては、酸化還元能を有する物質を有機溶媒に溶解した電解液、酸化還元体を有機溶媒中に溶解した液体をポリマ−マトリクスに含浸したゲル電解質、酸化還元能を有する溶融塩および固体電解質などが挙げられる。
【０１０５】
電解液は、電解質、溶媒、添加物から構成されることが好ましい。
電解質の具体例としては、過塩素酸ナトリウム、テトラアルキルアンモニウムクロリド、テトラアルキルアンモニウムブロミド、テトラアルキルアンモニウムＰＦ_６、金属ハロゲン化物（例えば、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、ヨウ化リチウム， ヨウ化ナトリウム， ヨウ化カリウム， ヨウ化セシウム、臭化リチウム， 臭化ナトリウム， 臭化カリウム， 臭化セシウム， 臭化カリウム， テトラアルキルアンモニウムブロマイド等の４級アンモニウム塩の臭素塩、テトラアルキルアンモニウムヨ−ダイド等の４級アンモニウム塩のヨウ素塩）、臭素およびヨウ素であり、好ましくは、過塩素酸ナトリウム、テトラアルキルアンモニウムＰＦ_６、ヨウ素、ヨウ化リチウムなどが挙げられる。また、上述した電解質を混合して用いてもよい。
【０１０６】
電解質の濃度は、好ましくは、０．１ ｍＭ以上１０ Ｍ以下であり、より好ましくは、０．１ｍＭ以上５Ｍ以下であり、さらに好ましくは、０．１ｍＭ以上１．０Ｍ以下である。
【０１０７】
本発明で電解液に使用する溶媒は、粘度が低く誘電率の高い優れたイオン移動度を有する溶媒が好ましい。そのような溶媒の具体例としては、ジオキサン、ジエチルエ−テルなどのエ−テル化合物、エチレングリコ−ルジアルキルエ−テル、プロピレングリコ−ルジアルキルエ−テルなどの鎖状エ−テル類、メタノ−ル、エタノ−ル、エチレングリコ−ルモノアルキルエ−テルなどのアルコ−ル類、エチレングリコ−ル、ポリエチレングリコ−ル、グリセリンなどの多価アルコ−ル類、アセトニトリル、ベンゾニトリル、メトキシアセトニトリルなどのニトリル類、エチレンカ−ボネ−ト、プロピレンカ−ボネ−トなどのカ−ボネ−ト類、ジメチルスルホキシド、スルホランおよび水などが挙げられる。
【０１０８】
添加物の具体例としては、電解液の酸化還元特性を変化させる、キノン類、アミン類、金属錯体、ピリジニウム塩などが挙げられる。例えばハイドロキノン、ジシアノジクロロパラベンゾキノン（ＤＤＱ）、フラ−レン等のアクセプタ−、ｔ−ブチルピリジンや２−ピコリン、トリエタノ−ルアミン等の塩基性ドナ−、フェロセン−フェリシアン酸塩、ポルフィリン等の遷移金属錯体、ビオロ−ゲンおよびメチルビオロ−ゲンなどを用いることもできる。好ましくは、ｔ−ブチルピリジン、トリエタノールアミンが挙げられる。
【０１０９】
ゲル電解質の例としては、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデンなどが代表例として挙げられる。
【０１１０】
溶融塩を用いる電荷移動層としては、カチオン種とアニオン種の組み合わせによりなるイオン伝導性塩であり、具体例としては、カチオン種として、テトラアルキルアンモニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、トリアルキルスルホニルカチオンなどが用いられ、アニオン種として、ヨウ素アニオン（Ｉ⁻、Ｉ_３ ⁻）、塩化アルミニウムアニオン（ＡｌＣｌ_４ ⁻、ＡｌＣｌ_７ ⁻）、含フッ素アニオン〔ＢＦ_４ ⁻、ＰＦ_６ ⁻、ＣＦ_３ＳＯ_３ ⁻、Ｎ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２ ⁻、Ｆ（ＨＦ）_ｎ ⁻〕が挙げられる。好ましくは、粘性の低いヘキシルメチルイミダゾリウムヨ−ダイドが挙げられる。
【０１１１】
固体電解質としては、正孔（ホ−ル）輸送材料、導電性高分子が挙げられ、好ましくは、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン等の芳香族アミン類、置換または無置換のポリチオフェンやポリピロ−ルなどの導電性高分子、ヨウ化銅、硫酸銅、チオアシアン化銅などの金属の塩化物、シアン化物および硫酸化物などの無機固体化合物等が挙げられる。また、より該素子の強度を高めるため、各層に保護層や下塗り層など他の１層以上の層を形成していてもかまわない。
【０１１２】
本発明の光電変換素子は、太陽電池、屋内発電素子、光センサ−（フォトセル、カラ−センサ−、複写機用感光ドラム、撮像デバイス）、発電可能な窓ガラスやフィルムなどへの用途が考えられる。
【０１１３】
【実施例】
以下に本発明について実施例によって具体的に説明するが本発明はこれらに限定されない。
［実施例１］
本発明のＤ−１製造法を以下に示す。
【０１１４】
【化２１】

【０１１５】
化合物Ａ−３の製造
窒素雰囲気下、１０００ ｍＬの３つ口フラスコに、化合物（Ａ−１） １０ ｇ （２１．９ ｍｍｏｌ）および無水テトラヒドロフラン ６００ ｍＬを装入し、−５℃で撹拌しながらカリウムｔ−ブトキシド ５．３ ｇを装入し３０分撹拌した。続いて−５℃で化合物（Ａ−２） １５．７ ｇ （４８ ｍｍｏｌ）を装入し、４時間加熱環流撹拌した。テトラヒドロフランを減圧留去後、残渣をトルエンに溶解し、該混合物に飽和塩化アンモニウム水溶液を添加しトルエン層を洗浄後、さらにトルエン層を水洗し、分液後トルエン層を乾燥し、トルエンを減圧留去した。その後、残渣をカラムクロマトグラフィーにより精製し、メタノールスラッジし、１５ ｇの（Ａ−３）を淡黄色固体として得た。
ＦＤ−ＭＳ ８００（Ｍ^＋）
【０１１６】
【表５】

ＨＰＬＣ純度＞９９面積％
【０１１７】
化合物Ａ−４の製造
窒素雰囲気下、１００ｍＬのセパラブルフラスコに、化合物（Ａ−３） １２ ｇ （１５ ｍｍｏｌ）、ジエチレングリコール ６０ｍＬおよび粉砕した水酸化ナトリウム６．０ ｇ（１５０ ｍｍｏｌ）を装入し１５０℃で６時間加熱撹拌した。室温冷却後１Ｎ 塩酸でｐＨを４にした後、１日室温放置した。析出した黄色固体を濾取し蒸留水で洗浄後乾燥し、８．５ ｇの化合物（Ａ−４）の２水和物を淡黄色固体として得た。
ＦＤ−ＭＳ ６８８ （Ｍ^＋）
【０１１８】
【表６】

【０１１９】
化合物Ａ−７の製造
遮光アルゴン雰囲気下、５００ｍＬのセパラブルフラスコに、化合物（Ａ−５） ５．０ｇ （１０．３ ｍｍｏｌ）、４，４’−ジカルボキシ−２，２’−ビピリジン ２．２ ｇ （１０．３ ｍｍｏｌ）、クロロホルム１００ｍＬおよびエタノール１００ｍＬを装入した。撹拌しながら６日間加熱還流した。室温に冷却後、エタノールとクロロホルムを減圧留去した。残渣を２００ｍＬのクロロホルムに溶解後、１０００ｍＬのアセトンおよびエーテルの混合溶媒を装入し、生じた粉末をろ過し、粉末を室温で減圧乾燥することにより、化合物（Ａ−７）を３．６ ｇの濃橙色固体として得た。
【０１２０】
【表７】

ＨＰＬＣ純度＞９９面積％
【０１２１】
化合物Ｄ−１の製造
遮光アルゴン雰囲気下、３００ｍＬの３つ口フラスコに、化合物（Ａ−７）１．８ ｇ （３．１ ｍｍｏｌ）、化合物（Ａ−４） ２．１ ｇ （３．１ ｍｍｏｌ）および脱気した脱水Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド１００ｍＬを装入した。１００℃で１０時間加熱攪拌した。室温冷却後、濃赤褐色溶液を減圧濃縮した。残渣をメタノールおよびジエチルエーテルの混合溶媒を用いて再結晶し、２．５ｇの化合物（Ｄ−１）を黒褐色固体として得た。
【０１２２】
【表８】

ＨＰＬＣ純度＞９９面積％
可視部吸収波長ピーク：５４０ｎｍ（エタノール溶液）
吸収の長波長端：８１０ｎｍ（エタノール溶液）
【０１２３】
［実施例２］
化合物（Ｄ−２）の製造
【０１２４】
【化２２】

【０１２５】
遮光アルゴン雰囲気下、１００ｍＬのセパラブルフラスコに、化合物（Ｄ−１）０．６４ ｇ （０．５８ ｍｍｏｌ）および脱気した脱水Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド ６０ ｍＬを装入し、脱気した水１０ｍＬに１．０ ｇのチオシアン酸アンモニウムを溶解した溶液を添加し、撹拌しながら１日加熱還流した。室温冷却後、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドおよび水を減圧留去し、残渣に０．０５Ｎ水酸化ナトリウム水溶液１００ｍＬを装入し、該水溶液中の不溶物を濾過により除去後、濾液に０．１Ｎ硝酸をｐＨが ３−４になるまで装入し、生じた黒褐色固体をろ過した。メタノールおよびエーテルの混合溶媒を用いて再結晶し、化合物Ｄ−２を黒褐色固体を０．３ｇ得た。
ＬＣ−ＭＳ（ＥＳＩ−ｎｅｇａ） １１４９（Ｍ^＋−１）
【０１２６】
【表９】

ＨＰＬＣ純度＞９９面積％
可視部吸収波長ピーク：５４４ｎｍ（エタノール溶液）
吸収の長波長端：８２０ｎｍ（エタノール溶液）
【０１２７】
［実施例３］
本発明のＤ−１９の製造法を以下に示す。
【０１２８】
【化２３】

【０１２９】
化合物（Ａ−９）の製造
５００ ｍＬの３つ口フラスコに、化合物（Ａ−１） ６．８ ｇ （１７ ｍｍｏｌ）および無水テトラヒロドフラン２５０ ｍＬを装入し、−５℃で撹拌しながらカリウムｔ−ブトキシド ４．３ ｇを装入し３０分撹拌した。続いて−５℃で無水テトラヒドロフラン １００ ｍＬに溶解させた化合物（Ａ−８） ８．９ ｇ （３４ ｍｍｏｌ）を滴下し、室温で３時間撹拌した。更に５時間加熱還流し、室温に冷却後、反応懸濁溶液に希塩酸を加え、水に排出し、生じた黄色固体を濾過した。濾取した固体をトルエンに溶解しカラムクロマトグラフィー（シリカゲル；トルエン：アセトン＝８：２）およびメタノールスラッジにより精製し、９．５ ｇの化合物（Ａ−９）を淡黄色固体として得た。
Ｈ−ＮＭＲ （ＣＤＣｌ_３， ｄ） ８．７８ （ｄ， ２Ｈ）， ８．４４ （ｄ， ２Ｈ）， ８．０５ （ｄ， ４Ｈ）， ７．９９ （ｄｄ， ２Ｈ）， ７．６０ （ｄ， ４Ｈ）， ７．２５ （ｓ， ４Ｈ）， ４．３２ （ｔ， ４Ｈ）， １．７８（ｑｉｎ， ４Ｈ）， １．３−１．５ （ｍ， ２０Ｈ）， ０．８８ （ｔ， ６Ｈ）
ＨＰＬＣ純度＞９９面積％
ＦＤ−ＭＳ ６７２ （Ｍ^＋）
【０１３０】
化合物（Ａ−１０）の製造
窒素雰囲気下、５００ ｍＬのセパラブルフラスコに、化合物（Ａ−９） ３．１ ｇ （４．６ ｍｍｏｌ）、ジエチレングリコール ３００ ｍＬおよび粉砕した水酸化ナトリウム ２．０ｇ （５０ ｍｍｏｌ）を装入し１２０℃で６時間加熱撹拌した。室温冷却後、１Ｎ 塩酸でｐＨを４にし、その後析出した黄色固体を濾取した。固体をメタノールスラッジすることにより化合物（Ａ−１０） １．９ ｇを黄色固体として得た。
ＦＤ−ＭＳ ４４８（Ｍ^＋）
【０１３１】
【表１０】

【０１３２】
化合物Ｄ−１９の製造
遮光アルゴン雰囲気下、３００ｍＬの３つ口フラスコに、化合物（Ａ−１０）０．８９ ｇ （２．０ ｍｍｏｌ）、化合物（Ａ−７） ０．５７ ｇ （１．０ ｍｍｏｌ）および脱水Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド１００ ｍＬを装入し、１３０℃で６時間加熱攪拌した。室温冷却後、濃赤褐色溶液を減圧濃縮し、残渣をメタノールおよびアセトンの混合溶媒でスラッジし、得た黒色固体を、遮光アルゴン雰囲気下、１００ｍＬのセパラブルフラスコに装入し、脱気した脱水Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド １００ ｍＬを装入し、脱気した水２０ｍＬに１．５ ｇのチオシアン酸アンモニウムを溶解した溶液を添加し、撹拌しながら８時間加熱還流した。室温冷却後、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドおよび水を減圧留去し、残渣をメタノールによりスラッジし０．８ ｇの化合物Ｄ−１９を黒褐色固体として得た。
【０１３３】
【表１１】

ＨＰＬＣ純度＞９９面積％
可視部吸収波長ピーク：５４０ｎｍ（エタノール溶液）
吸収の長波長端：８１０ｎｍ（エタノール溶液）
【０１３４】
［実施例４］
化合物Ｄ−３２の製造
【０１３５】
【化２４】

【０１３６】
遮光アルゴン雰囲気下、３００ｍＬの３つ口フラスコに、化合物（Ａ−５） １．５ ｇ （３．１ ｍｍｏｌ）、化合物（Ａ−４） ４．２ ｇ （６．２ ｍｍｏｌ）およびＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド２００ ｍＬを装入し、１３０℃で８時間加熱攪拌した。室温冷却後、濃赤褐色溶液を減圧濃縮した。残渣をメタノールおよびアセトンの混合溶媒から再結晶し４．０ｇの化合物（Ｄ−３２）を黒褐色固体として得た。
【０１３７】
【表１２】

ＨＰＬＣ純度＞９９面積％
可視部吸収波長ピーク：５５０ｎｍ（エタノール溶液）
吸収の長波長端：８４０ｎｍ（エタノール溶液）
【０１３８】
［実施例５］
化合物（Ｄ−３３）の製造
【０１３９】
【化２５】

【０１４０】
遮光アルゴン雰囲気下、３００ｍＬの３つ口フラスコに、化合物（Ｄ−３２）１．２３ ｇ （０．８ ｍｍｏｌ）および脱気したＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド１００ ｍＬを装入し、さらに脱気した水２０ｍＬに１．５ ｇのチオシアン酸アンモニウムを溶解した溶液を添加し、撹拌しながら８時間加熱還流した。室温冷却後、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドおよび水を減圧留去し、得られた残渣をメタノールを用いてスラッジし、化合物Ｄ−３３を黒褐色固体として０．７ｇ得た。
【０１４１】
【表１３】

ＨＰＬＣ純度＞９８面積％
可視部吸収波長ピーク：５５５ｎｍ（エタノール溶液）
吸収の長波長端：８３０ｎｍ（エタノール溶液）
【０１４２】
実施例１〜５の本発明の金属錯体化合物は、いずれも下記の比較化合物（Ｄ−Ｎ）〔可視部吸収波長ピーク：５３１ｎｍ（エタノール溶液）、吸収の長波長端：７５０ｎｍ（エタノール溶液）〕と比べ、可視部吸収ピーク波長が長波長側に移動し、かつ吸収の長波長端が長波長側に移動していることから、より長波長の光まで光増感でき、可視光から赤外領域にかけての光増感が可能な光電変換素子用材料として好ましいことがわかる。
比較化合物（Ｄ−Ｎ）
【０１４３】
【化２６】

【０１４４】
［実施例６］
光電変換素子を以下の操作により作製した。
▲１▼ テフロン（登録商標）コ−トしたステンレス容器に二酸化チタン微粒子〔日本アエロジル（株）製、Ｄｅｇｕｓｓａ Ｐ−２５〕１５ｇ、脱イオン水４５ｇ、分散剤（アルドリッチ社製、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００）１ｇ、直径０．５ｍｍのジルコニアビ−ズ３０ｇを入れ、サンドグラインダ−ミルを用いて１５００ｒｐｍで２時間分散処理した。得られた分散液からジルコニアビ−ズをろ過により除去した。得られた分散液中の二酸化チタン微粒子の平均粒径は２．５μｍであった。
▲２▼ 透明電極付きガラス基板〔旭硝子（株）製 ＴＣＯ−ガラス−Ｕ：表面抵抗約３０Ω／□〕にガラス棒を用いて、▲１▼で調製した二酸化チタン分散液を塗布した。尚、塗布量は２０ｇ／ｍ^２とした。その後、室温で一日風乾した。次に、このガラスを電気炉に入れ４５０℃にて３０分間焼成し、室温まで冷却後取り出し、基板、導電層および半導体層を形成した半導体微粒子電極基板とした。
▲３▼ ▲２▼で作製した半導体微粒子電極基板を金属錯体化合物（化合物Ｄ−１）のエタノ−ル溶液（３×１０^−４ｍｏｌ／ｌ）に１５時間浸漬した。その後、前記溶液から取り出した半導体微粒子電極基板を４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン２ｍｏｌ％のアセトニトリル溶液に１５分間浸漬した後、エタノ−ルで洗浄し、自然乾燥し色素吸着半導体微粒子層を形成した電極基板とした。
▲４▼ ▲３▼で作製した色素吸着半導体微粒子層を形成した電極基板に、これと同じ大きさの白金蒸着ガラスを重ね合わせ、次に両ガラスの隙間に毛細管現象を利用して電界液を染み込ませ、図１に示す構成の光電変換素子を作製した。尚、電界液としてはエチレンカ−ボネ−トとアセトニトリルの混合溶液（４：１ｖｏｌ／ｖｏｌ）１０ｍｌ中にテトラプロピルヨ−ダイド１．４４ｇとヨウ素０．０７６ｇを溶解させたものを使用した。
▲５▼ ▲４▼で作製した素子をエポキシ系封止剤で封止し光電変換素子を作製した。
【０１４５】
作製した光電変換素子の光電変換能をオプテル社製のＩＰＣＥ（Ｉｎｃｉｄｅｎｔ Ｐｈｏｔｏｎｔｏ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）測定装置によってＩＰＣＥを測定した。光電変換素子の８００ｎｍ単色光でのＩＰＣＥを第１１表にまとめた。
【０１４６】
［実施例７〜１０］
実施例６において、金属錯体化合物（化合物Ｄ−１）を使用するかわりに、金属錯体化合物（化合物Ｄ−２：実施例７）、金属錯体化合物（化合物Ｄ−１９：実施例８）、金属錯体化合物（化合物Ｄ−３２：実施例９）、金属錯体化合物（化合物Ｄ−３３：実施例１０）を使用する以外は実施例６と同様な操作により光電変換素子を作製した。作製した光電変換素子を実施例６と同様な方法でＩＰＣＥを測定し、第１１表にまとめた。
【０１４７】
［比較例１］
実施例６において金属錯体化合物（化合物Ｄ−１）のかわりに前記比較化合物（Ｄ−Ｎ）を用いる以外は、実施例６と同様な操作で光電変換素子を作製し、作製した光電変換素子を実施例６と同様な方法でＩＰＣＥを測定し、第１１表にまとめた。
【０１４８】
［比較例２］
実施例６において金属錯体化合物（化合物Ｄ−１）のかわりに、特開２００１−２９１５３４号公報記載の下記比較化合物（Ｄ−Ｍ）を用いる以外は、実施例６と同様な操作で光電変換素子を作製し、作製した光電変換素子を実施例６と同様な方法でＩＰＣＥを測定し、第１１表にまとめた。
比較化合物（Ｄ−Ｍ）
【０１４９】
【化２７】

【０１５０】
【表１４】

【０１５１】
実施例６〜９の測定中、素子は安定しており、素子の性能の劣化は全く観測されなかった。光源をＡＭ １．５ （１００ ｍＷ／ｃｍ^２）に変えて用いても素子の劣化は全く観測されなかった。一方で、比較例１および２の素子はそれぞれ光電流値の初期値より１０％の劣化が観測された。
【０１５２】
以上の結果より本発明の金属錯体化合物を用いた光電変換素子は、比較化合物（Ｄ−Ｎ）に対して、近赤外領域まで良好な光電変換特性を示し、耐久性も良好であることがわかる。また、本発明の金属錯体化合物を用いた光電変換素子は、近赤外領域まで光電変換特性を示す比較化合物（Ｄ−Ｍ）と比較しても、良好な光電変換特性を示すことがわかる。
【０１５３】
【発明の効果】本発明により、近赤外領域までの光電変換特性を示し、半導体微粒子を効率よく増感し、耐久性に優れる光電変換素子用材料、光電変換素子ならびにルテニウム錯体化合物を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい光電変換素子の構造を表す部分断面図である。
【符号の説明】
１、２…基板
３、４…導電層
５…色素吸着半導体微粒子層
６…電荷移動層[0001]
The present invention relates to a photoelectric conversion element using a material for a photoelectric conversion element and an electrode in which a metal complex compound is bonded and / or adsorbed to semiconductor fine particles.
[0002]
2. Description of the Related Art Materials for converting light into electricity have been actively studied mainly for photovoltaic power generation, and solar cells using inorganic materials such as polycrystalline silicon solar cells and amorphous silicon solar cells have been put to practical use. .
[0003]
At present, there are still issues regarding a solar cell manufacturing technique using an inorganic material, such as a reduction in manufacturing cost, an increase in area, and an increase in efficiency.
[0004]
To address this problem, it has been proposed to use an organic material as a photoelectric conversion material, particularly from the viewpoint of reducing manufacturing costs and increasing efficiency. For example, the reports of Non-Patent Document 1 and Patent Documents 1 to 3 by the research group of Gretzell et al. The reported photoelectric conversion material is a material characterized by using an electrode in which a ruthenium complex is bonded and / or adsorbed to a titanium dioxide porous membrane. Since the ruthenium dye used can absorb a wide range of visible light, there is an advantage that light in almost the entire visible light range can be converted into electricity.
[0005]
However, the known ruthenium dye described in Non-Patent Document 1 can photoelectrically convert light in a visible light region, but has low photoelectric conversion characteristics in a near-infrared to infrared wavelength region exceeding 700 nm included in sunlight. Therefore, development of a material having absorption in a wide wavelength range from visible light to infrared region and exhibiting high photoelectric conversion characteristics has been desired. Further, there is still room for improvement in the photoelectric conversion characteristics in the visible to infrared region of metal complex dyes having absorption at long wavelengths described in Patent Documents 4 to 7.
[0006]
[Non-Patent Document 1] Nature (Vol. 353, 737-740, 1991)
[Patent Document 1] U.S. Pat. No. 4,927,721
[Patent Document 2] WO94 / 04497
[Patent Document 3] JP-A-1-220380
[Patent Document 4] JP-A-2000-31723
[Patent Document 5] JP-A-2000-105346
[Patent Document 6] JP-A-2001-291534
[Patent Document 7] JP-A-2002-105346
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a metal complex compound which exhibits light absorption characteristics up to a long wavelength region and is capable of efficiently sensitizing semiconductor fine particles. An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element which exhibits conversion efficiency and has excellent durability.
[0008]
The present inventors have made intensive studies to solve these problems, and as a result, completed the present invention.
[0009]
That is, the present invention
(A) a metal complex compound containing a ligand represented by the following general formula (1):
Material for a photoelectric conversion element.
[0010]
Embedded image

[0011]
[Wherein, R₁~ R₆Each independently has a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent or a substituent. Represents an optionally substituted heteroaryl group;₇And R₈Represents a substituent, a1 and a2 each independently represent an integer of 0 to 3, and when a1 is 2 or more,₇May be the same or different, or may combine with each other to form a ring, and when a2 is 2 or more,₈May be the same or different and may be linked to each other to form a ring, and when a1 and a2 are both 1 or more, R₇And R₈May be connected to each other to form a ring. ]
(B) R₁~ R₄Is an aryl group which may have a substituent, The material for a photoelectric conversion element according to (a), wherein
(C) The metal complex compound containing a ligand represented by the general formula (1) is represented by the following general formula (2), for a photoelectric conversion element according to the above (a) or (b). material.
[0012]
Embedded image

[0013]
[Wherein M represents a transition metal atom;₁~ R₈, A1 and a2 have the same meanings as those in the general formula (1), m1 is an integer of 1 to 3, and LL₁Is a bidentate bipyridine ligand or a tridentate terpyridine ligand, m2 is an integer of 0 to 2, m1 + m2 is 2 or 3, and X is a monodentate or bidentate ligand. , N1 is an integer of 0 to 2, and Y1 represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge. ]
(D) The material for a photoelectric conversion element according to (c), wherein M is Ru, Os, Fe, Co and Cu.
(E) LL₁Are the following general formulas (3-1) to (3-5):
[0014]
Embedded image

[0015]
[Wherein, R₁₁~ R₂₀Each independently represents a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, a silicate group, a boric acid group or a proton dissociated form thereof;₂₁~ R₃₀Each independently represents a substituent;₁₁~ R₃₀May be bonded to any position on the ring, c1 to c9 and c11 to c19 each independently represent an integer of 0 to 4, c10 and c20 each independently represent an integer of 0 to 3, c1 to c20 Is 2 or more, R₁₁~ R₃₀May be the same or different, and may be linked to each other to form a ring. ] The material for a photoelectric conversion element according to (c) or (d), which is represented by the following formula:
(F) Using the material for a photoelectric conversion element according to any one of (a) to (e).
Photoelectric conversion element.
(G) The photoelectric conversion element according to (f), comprising using an electrode in which the material for a photoelectric conversion element according to any of (a) to (e) is bonded and / or adsorbed to semiconductor fine particles.
(H) A ruthenium complex compound represented by the general formula (4).
[0016]
Embedded image

[0017]
[Wherein, R₁~ R₈, A1 and a2 have the same meanings as those in the general formula (1), and m1, LL₁, M2, X, n1 and Y₁Has the same meaning as those in the general formula (2). ]
(R) R₁~ R₄Is a aryl group which may have a substituent.
(Nu) The ruthenium complex according to (1), wherein the aryl group is represented by the following general formula (5)
Compound.
[0018]
Embedded image

[0019]
[Wherein, R₃₁Is R in the above general formula (1)₇And R₈A3 represents an integer of 0 to 5, and when a3 is 2 or more,₃₁May be the same or different, and may be linked to each other to form a ring. ]
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0021]
The photoelectric conversion element material of the present invention is a photoelectric conversion element material including a metal complex compound containing a ligand represented by the general formula (1).
[0022]
Here, the “photoelectric conversion element” represents a known photoelectric conversion element (for example, a photoelectric chemical cell described in JP-A-1-220380), and the material for a photoelectric conversion element of the present invention is useful for these photoelectric conversion elements. Can be used.
[0023]
In the general formula (1), R₁~ R₆Each independently has a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent or a substituent. Represents an optionally substituted heteroaryl group.
[0024]
Here, specific examples of the substituent (hereinafter referred to as a substituent R ′) include a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, a silicate group, a boric acid group, and a proton dissociation thereof. Body [preferably, -COO⁻, -SO₃ ⁻, -P (O) (OH) (O⁻), -B (OH) (O⁻) Etc.), an alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, specific examples include a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a t-butyl group, a pentyl group, a heptyl group, a 2-ethylhexyl group, Benzyl group, 2-ethoxyethyl group, 1-carboxymethyl group, etc., alkenyl group (preferably, alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, specific examples include vinyl group, allyl group, oleyl group, etc.), alkynyl Groups (preferably, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms, specific examples include an ethynyl group, a butadiynyl group, and a phenylethynyl group), a cycloalkyl group (preferably, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, Specific examples include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a 4-methylcyclohexyl group, and an aryl group (preferably Is an aryl group having 6 to 26 carbon atoms, such as phenyl, 1-naphthyl, 4-methoxyphenyl, 2-chlorophenyl, and 3-methylphenyl, and heteroaryl ( Preferably, a heteroaryl group having 2 to 20 carbon atoms, for example, a 2-thienyl group, a 2-pyridyl group, a 4-pyridyl group, a 2-imidazolyl group, a 2-benzimidazolyl group, a 2-thiazolyl group, -Oxazolyl group), an alkoxy group (preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, specific examples include a methoxy group, an ethoxy group, an isopropyloxy group, a benzyloxy group, etc.), and an aryloxy group (preferably An aryloxy group having 6 to 26 carbon atoms, for example, phenoxy, 1-naphthyloxy, 3-methylphenoxy, 4- An alkoxycarbonyl group (preferably an alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms, specific examples include a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, a 2-ethylhexyloxycarbonyl group), and an amino group (preferably Is an amino group having 0 to 20 carbon atoms, and specific examples thereof include an amino group, an N, N-dimethylamino group, an N, N-diethylamino group, an N-ethylamino group, an anilino group and the like, a sulfonamide group ( Preferably, a sulfonamide group having 0 to 20 carbon atoms, specific examples include an N, N-dimethylsulfonamide group and an N-phenylsulfonamide group, and an acyl group (preferably, an acyl group having 1 to 10 carbon atoms) Groups, for example, formyl group, acetyl group, propionyl group, etc.), acyloxy group (preferably carbon An acyloxy group having 1 to 20 children, specific examples include an acetyloxy group and a benzoyloxy group; a carbamoyl group (preferably, a carbamoyl group having 1 to 20 carbon atoms; specific examples include N, N-dimethyl A carbamoyl group, an N-phenylcarbamoyl group or the like), an acylamino group (preferably an acylamino group having 1 to 20 carbon atoms, specific examples such as an acetylamino group or a benzoylamino group), a cyano group, or a halogen atom (specifically Examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and the like.
[0025]
The alkyl group which may have a substituent is the above-mentioned linear, branched or cyclic alkyl group which may have a substituent R ′, and preferably has 1 to 20 carbon atoms. A linear, branched or cyclic alkyl group which may have R ′, and specific examples include a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a t-butyl group, an n-pentyl group, a cyclopentyl group, 1-cyclohexyl-2,2-dimethylpropyl group, chloromethyl group, 2-hydroxyethyl group, methoxymethyl group, formylmethyl group, formyloxymethyl group, methoxycarbonylmethyl group, benzyl group, 1-carboxymethyl group, etc. It is an alkyl group, preferably a methyl group, an ethyl group and the like.
[0026]
As the alkenyl group optionally having a substituent,
The straight-chain or branched alkenyl group optionally having the substituent R ′, preferably a straight-chain or branched alkenyl group optionally having a substituent R ′ having 2 to 10 carbon atoms. Specific examples thereof include a vinyl group, a propenyl group, an iso-butenyl group, a 1-carboxylvinyl group, a styryl group, and a 4-phenyl-2-butenyl group. And the like.
[0027]
The aryl group which may have a substituent includes
The above-mentioned aryl group which may have a substituent R ′, preferably an aryl group which may have a substituent R ′ having 6 to 20 carbon atoms, specific examples thereof include: Phenyl group, 4-carboxyphenyl group, 3-carboxyphenyl group, 3,5-dicarboxyphenyl group, 2,4,6-tricarboxyphenyl group, 4-nitrophenyl group, 4-cyanophenyl group, 4-hydroxy Phenyl group, 4-dihydroxyboranylphenyl group, 4-sulfonylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-trifluoromethylphenyl group, 2,4,6-trimethylphenyl group, 4-chlorophenyl group, 4-bromophenyl Group, 4-iodophenyl group, 4-methoxycarbonylphenyl group, 4- (5′-methylbenzoxazol-2′-yl) phenyl group, 4- (2 (Thienyl) phenyl group, 4- (2-furyl) phenyl group, dibutylaminocarbonylphenyl group, 4-dimethylaminophenyl group, 1-naphthyl group, 2-nitro-1-naphthyl group, 2-cyano-1-naphthyl group , A 6-hydroxy-1-naphthyl group, a 4-methyl-1-naphthyl group, a 2-trifluoromethyl-1-naphthyl group, and the like, preferably a phenyl group, a 4-carboxyphenyl group, and a 3-carboxyphenyl group. , 4-bromophenyl group, 1-naphthyl group and the like.
[0028]
Examples of the heteroaryl group which may have a substituent include
The above-mentioned heteroaryl group which may have a substituent R ', preferably a heteroaryl group which may have a substituent R' having 2 to 20 carbon atoms, specific examples Is a heteroaryl group such as a 4-carboxy-2-furanyl group, a 4-carboxy-2-pyrrolyl group, a 2-thienyl group, and a 4H-pyranyl group.
[0029]
R₁~ R₄Is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms which may have the substituent R ′, and specific examples thereof include a phenyl group, a 4-carboxyphenyl group, and a 3-carboxyphenyl group. , A 4-sulfonylphenyl group, a 3-methylphenyl group, a 4-chlorophenyl group, a 4-methoxycarbonylphenyl group, a 4-dimethylaminophenyl group, a 1-naphthyl group, and the like, preferably a phenyl group and a 4-carboxyphenyl group. Group, 3-carboxyphenyl group, 4-bromophenyl group, 1-naphthyl group and the like.
[0030]
R₇And R₈Each independently represents a substituent, and preferably includes the substituents described as specific examples of the substituent R ′. Specific examples include a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphonic acid group, a boric acid group, or a proton dissociated form thereof (preferably, -COO⁻, -SO₃ ⁻Etc.), the alkyl group described in the substituent R ', the aryl group described in the substituent R', the alkoxy group described in the substituent R ', the alkoxycarbonyl group described in the substituent R', and the substituent R ' Amyl group described in, an acyl group described in the substituent R ', or a halogen atom, preferably a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, a phosphonic acid group, a boric acid group, a methyl group, an ethyl group, Examples include a phenyl group, a methoxy group, a methoxycarbonyl group, a dimethylamino group, a formyl group, and a bromine atom, and more preferably, a carboxyl group, a sulfonic group, a methyl group, a phenyl group, a methoxy group, and a methoxycarbonyl group. .
[0031]
In the general formula (1), a1 and a2 representing the number of substituents each independently represent an integer of 0 to 3, and when a1 is 2 or more,₇May be the same or different, or may combine with each other to form a ring, and when a2 is 2 or more,₈May be the same or different and may be linked to each other to form a ring, and when a1 and a2 are both 1 or more, R₇And R₈May be connected to each other to form a ring, preferably, a1 and a2 are 0 to 2, and more preferably 0 or 1.
[0032]
Hereinafter, specific examples of the general formula (1) are shown, but the present invention is not limited thereto. When the ligand in the following specific examples contains a proton dissociating group (specific examples include a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, a silicate group, and a boric acid group), The ligand may dissociate and release protons as needed.
[0033]
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[0034]
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[0035]
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[0036]
The metal complex compound containing the ligand represented by the general formula (1) is preferably represented by the following general formula (2).
[0037]
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[0038]
[Wherein M represents a transition metal atom;₁~ R₈, A1 and a2 have the same meanings as those in the general formula (1), m1 is an integer of 1 to 3, and LL₁Is a bidentate bipyridine ligand or a tridentate terpyridine ligand, m2 is an integer of 0 to 2, m1 + m2 is 2 or 3, and X is a monodentate or bidentate ligand. , N1 is an integer of 0 to 2, and Y1 represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge. R in the general formula (2)₁~ R₈, A1 and a2 have the same meanings as those in the general formula (1).
[0039]
In the general formula (2), M represents a transition metal atom, preferably represents a metal capable of four- or six-coordination, more preferably Ru, Fe, Os, Co, Rh, Ir, Cr, Mo, W, Ni, Pd, Pt, Mn, Re, Cu and Zn, more preferably Ru, Os, Fe, Co and Cu, and particularly preferably Ru.
[0040]
In general formula (2), m1 representing the number of ligands is an integer of 1 to 3, and is preferably 1.
[0041]
In the general formula (2), LL₁Represents a bidentate bipyridine ligand or a tridentate terpyridine ligand, preferably a ligand LL₁Are the following general formulas (3-1) to (3-5):
[0042]
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[0043]
[Wherein, R₁₁~ R₂₀Each independently represents a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, a silicate group, a boric acid group or a proton dissociated form thereof;₂₁~ R₃₀Each independently represents a substituent;₁₁~ R₃₀May be bonded to any position on the ring, c1 to c9 and c11 to c19 each independently represent an integer of 0 to 4, c10 and c20 each independently represent an integer of 0 to 3, c1 to c20 Is 2 or more, R₁₁~ R₃₀May be the same or different, and may be linked to each other to form a ring. ]
And more preferably represented by the general formulas (3-1), (3-4) and (3-5), and further preferably represented by the general formula (3-1).
[0044]
In the general formulas (3-1) to (3-5), R₁₁~ R₂₀Each independently represents a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, a silicic acid group, a boric acid group or a proton dissociated form thereof, preferably a carboxyl group or a sulfonic acid group .
[0045]
In the general formulas (3-1) to (3-5), R₂₁~ R₃₀Each independently represents a substituent, and specific examples include the alkyl group described in the substituent R ′, the alkenyl group described in the substituent R ′, and the cycloalkyl described in the substituent R ′. Group, the aryl group described in the substituent R ', the heteroaryl group described in the substituent R', the alkoxy group described in the substituent R ', the aryloxy described in the substituent R' Group, acyloxy group described in the substituent R ', alkoxycarbonyl group described in the substituent R', carbamoyl group described in the substituent R ', acylamino group described in the substituent R' An amino group described for the substituent R ′, an acyl group described for the substituent R ′, a sulfonamide group, a cyano group, or a halogen atom described for the substituent R ′.
[0046]
In the general formulas (3-1) to (3-5), c1 to c9 and c11 to c19 each independently represent an integer of 0 to 4, preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or It is one.
[0047]
In the general formulas (3-1) to (3-5), c10 and c20 each represent an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2, and more preferably 1.
[0048]
In the general formula (2), the ligand LL₁M2 representing the number of is an integer of 0 to 2, and is preferably 1.
[0049]
In the general formula (2), X is a monodentate or bidentate ligand, and n1 representing the number of ligands of X is an integer of 0 to 2.
[0050]
Examples of the ligand X include an acyloxy group [preferably, an acyloxy group having 1 to 20 carbon atoms; specific examples include an acetyloxy, benzoyloxy group, and oxalylene group (—OC (O) C (O) O— )], An acylthio group (preferably an acylthio group having 1 to 20 carbon atoms, specifically, acetylthio, benzoylthio group), an acylaminooxy group [preferably an acylaminooxy group having 1 to 20 carbon atoms, As an example, an N-methylbenzoylaminooxy group (PhC (O) N (CH₃) O-), acetylaminooxy group (CH₃C (O) NHO-)], a thioacyloxy group [preferably a thioacyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, specifically, a thioacetyloxy group (CH₃C (S) O-)], a thioacylthio group [preferably, a thioacylthio group having 1 to 20 carbon atoms, specifically, a thioacetylthio group (CH₃C (S) S-), a thiobenzoylthio group (PhC (S) CS-)], a thiocarbonate group [preferably a thiocarbonate group having 1 to 20 carbon atoms, and specific examples thereof include ethyltrithiocarbo. Nate group (C₂H₅SC (S) S-), a phenyltrithiocarbonate group (PhSC (S) S-)], a dithiocarbonate group (preferably a dithiocarbonate group having 1 to 20 carbon atoms, specific examples of which include ethyldithio Carbonate group (C₂H₅OC (S) S-)], a trithiocarbonate group [preferably, a trithiocarbonate group having 1 to 20 carbon atoms, specifically, an ethyltrithiocarbonate group (C₂H₅SC (S) S-)], an alkylthio group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, specific examples include a methanethio group and an ethylenedithio group), and an arylthio group (preferably an arylthio group having 6 to 20 carbon atoms, specifically Examples include a phenylthio group, a 1,2-phenylenedithio group), an alkoxy group (preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, specific examples include a methoxy group and an ethylenedioxy group), and an aryloxy group (preferably Is a monodentate or bidentate ligand selected from the group consisting of an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms, specifically, a phenoxy group), an isothiocyanate group, an isocyanate group, a cyanate group, and a thiocyanate group; Alternatively, a β-diketonato ligand [preferably, a β-diketonato ligand having 3 to 20 carbon atoms, specific examples of which include CH₃C (O ...) CH = C (O-) CH₃(... represents a coordination bond)], [beta] -dithioketonato ligand [preferably a [beta] -dithioketonato ligand having 3 to 20 carbon atoms, specific examples of which include CH₃C (S ...) CH = C (S-) CH₃], A β-ketothionate ligand [preferably, a β-ketothionate ligand having 3 to 20 carbon atoms, specifically CH 3₃C (O ...) CH = C (S-) CH₃], A β-thioketonato ligand [preferably a β-thioketonato ligand having 3 to 20 carbon atoms, specifically CH 3₃C (S ...) CH = C (O-) CH₃], A dialkyl ketone ligand (preferably, a dialkyl ketone ligand having 3 to 20 carbon atoms, specifically, a dimethyl ketone ligand [(CH₃)₂CO ...)], a carbonamide ligand (preferably a carbonamide ligand having 1 to 20 carbon atoms), a thiocarbonamide ligand (preferably a thiocarbonamide ligand having 1 to 20 carbon atoms), thiourea A ligand (preferably a thiourea ligand having 1 to 20 carbon atoms), an isothiourea ligand (preferably an isothiourea ligand having 1 to 20 carbon atoms), halogen, water, and the like. It is preferably an isothiocyanate group, an isocyanate group, a cyanate group or a thiocyanate group or a halogen, preferably an isocyanate group or an isothiocyanate group, and more preferably an isothiocyanate group.
[0051]
In the general formula (2), Y representing a counter ion₁Represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge. Whether a metal complex compound of the present invention is a cation, an anion, or has a net ionic charge depends on its metal, ligand, and substituent. When the substituent has a dissociative group, it may dissociate and have a negative charge.₁Neutralized by Preferably, the cations are inorganic or organic ammonium ions (specific examples are tetraalkylammonium ions, pyridinium ions) and alkali metal ions, while the anions are either inorganic or organic anions. And more preferably halogen anion, (specific examples are fluoride ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion), and arylsulfonic acid ion (specific example is p-toluenesulfonic acid) Ion, p-chlorobenzenesulfonate ion), aryldisulfonate ion (as specific examples, 1,3-benzenedisulfonic acid ion, 1,5-naphthalenedisulfonic acid ion, 2,6-naphthalenedisulfonic acid ion), alkyl sulfate Ions (for example, methyl sulfate ion Emissions), sulfate ion, thiocyanate ion, perchlorate ion, tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion, picrate ion, acetate ion and trifluoromethanesulfonate ion. Further, an ionic polymer or another compound having a charge opposite to that of the metal complex compound may be used as the charge balancing counter ion, or a metal complex ion (specifically, bisbenzene-1,2-dithiolatonickel (III ) Etc. can also be used.
[0052]
The metal complex compound represented by the general formula (2) is preferably represented by the following general formula (4).
[0053]
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[0054]
[Wherein, R₁~ R₈, A1 and a2 have the same meanings as those in the general formula (1), and m1, LL₁, M2, X, n1 and Y₁Has the same meaning as those in the general formula (2). ]
In the general formula (4), R₁~ R₈, A1 and a2 have the same meanings as those in the general formula (1), and m1, LL₁, M2, X, n1 and Y₁Has the same meaning as those in the general formula (2).
[0055]
Preferably, R in the general formula (4)₁~ R₄Is an aryl group which may have a substituent, more preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms which may have the substituent R ′, and still more preferably An aryl group represented by a substituent of the following general formula (5).
[0056]
Embedded image

[0057]
[Wherein, R₃₁Is R in the above general formula (1)₇And R₈A3 represents an integer of 0 to 5, and when a3 is 2 or more,₃₁May be the same or different, and may be linked to each other to form a ring. ]
In the general formula (5), R₃₁Is R in the above general formula (1)₇And R₈And specific examples thereof include a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphonic acid group, a boric acid group, and a proton dissociated form thereof (for example, -COO⁻, -SO₃ ⁻Etc.), the alkyl group described in the substituent R ′, the aryl group described in the substituent R ′, the alkoxy group described in the substituent R ′, and the alkoxy group described in the substituent R ′. Examples thereof include an alkoxycarbonyl group and a halogen atom.
[0058]
a3 represents an integer of 0 to 5, and when a3 is 2 or more, R₃₁May be the same or different, or may be linked to each other to form a ring, preferably 1 or 2, and more preferably 1.
[0059]
Specific examples of the metal complex compound represented by the general formula (2) are shown below using the following general formulas (6-1) to (6-3), but the present invention is not limited thereto. In addition, the metal complex compound in the following specific examples has a proton dissociating group (specific examples include a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, a silicate group, and a boric acid group). When a ligand is included, the ligand may be dissociated to release a proton, if necessary.
[0060]
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[0061]
Table 1 shows exemplary compounds of the general formula (6-1, 6-2, 6-3).
[0062]
[Table 1]

[0063]
[Table 2]

[0064]
[Table 3]

[0065]
[Table 4]

[0066]
The metal complex compound having a ligand represented by the general formula (1) used in the present invention is described in J. Am. Am. Chem. Soc. , 119, 4622-4632 (1997) and the method cited in the literature.
[0067]
That is, the compound represented by the general formula (1) can be produced, for example, by forming an alkene by a Witting-Horner-Emmons reaction of the following general formulas (6) and (7).
[0068]
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[0069]
[Wherein, R₇, R₈, A1 and a2 represent R of the general formula (1)₇, R₈, A1 and a2, and R₃₂Represents a methyl group or an ethyl group. ]
[0070]
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[0071]
[Wherein, R₁And R₂Is R of the general formula (1)₁~ R₄Is the same as ]
As a production method by a known Witting-Horner-Emmons reaction, the general formula (6) and the general formula (7) are prepared by using a base (potassium-t-butoxide) in a solvent (eg, tetrahydrofuran, dimethoxyethane, etc.) , Sodium hydride, potassium carbonate, etc.).
[0072]
The metal complex compound represented by the general formula (2) used in the present invention is described in, for example, Inorg. Chem. , 38, 6298-6305 (1999), Chem. Commun. , 1705-1706 (1997), Inorg. Chem. , 37, 5251-5259 (1998), and the methods cited in the literature.
[0073]
For example, it can be produced by the following three-stage reaction.
[0074]
First, in the first step, the ligand represented by the general formula (1) and an organic complex of a transition metal halide, acetate, sulfate, nitrate, or transition metal are dissolved in a solvent (for example, ethanol, Reaction with chloroform, N, N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide, ethylene glycol, water, etc.) to obtain a ligand metal complex compound represented by the general formula (1). The metal complex compound obtained in the step is reacted with a ligand represented by the following general formula (9) in a solvent (for example, ethanol, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, ethylene glycol, water, etc.) to obtain a compound represented by the general formula (1) and A metal complex compound having a ligand represented by the following general formula (9) is obtained. Then, in a third step, the metal complex compound obtained in the second step is converted into a ligand represented by the general formula (10). The objects in a solvent (e.g., ethanol, chloroform, N, N- dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, ethylene glycol, water and the like) can be prepared by reacting at.
[0075]
Further, in the above production method, a ligand represented by the following general formula (9) is used in place of the ligand of the general formula (1) used in the first step, and the following general formula used in the second step is used. It can be similarly produced by using the ligand of the general formula (1) in place of the ligand of the formula (9).
General formula (9)
LL₁
[Where LL₁Is LL of the general formula (2)₁Is the same as ]
General formula (10)
Z X₁
[Where X₁Is the same as X in the general formula (2), and Z represents a counter ion of X, preferably a hydrogen ion, an inorganic cation (such as a sodium ion or a potassium ion), or an organic cation (an ammonium ion or tetraethylammonium). Ion, tetrabutylammonium ion, etc.). ]
As described above, the material for a photoelectric conversion element, which includes a metal complex compound containing a ligand represented by the following general formula (1), has an absorption band as compared with a conventionally known material. It is preferable as a material for a photoelectric conversion element because photosensitization can be performed in a wide wavelength region by spreading from the near infrared to the infrared region.
[0076]
Next, the photoelectric conversion element according to the present invention will be described.
[0077]
The photoelectric conversion device according to the present invention is a photoelectric conversion device using a metal complex compound containing the ligand described in the general formula (1), and preferably the coordination described in the general formula (1). A photoelectric conversion element using an electrode in which a metal complex compound containing an element is bonded and / or adsorbed to semiconductor fine particles. More preferably, as shown in FIG. 1, a substrate 1, a conductive layer 3, a dye-adsorbed semiconductor This is an element in which a fine particle layer 5, a charge transfer layer 6, a conductive layer 4, and a substrate 2 are laminated in this order.
[0078]
Hereinafter, the substrate, the conductive layer, the dye-adsorbed semiconductor fine particle layer, and the charge transfer layer will be described.
[0079]
Examples of the substrate used for the photoelectric conversion element of the present invention include glass and resin.
[0080]
Specific examples of the glass include borosilicate glass, silicate glass, soda lime glass, alkali silicate glass, potassium lime glass, silicate glass such as lead glass and barium glass, borate glass, and phosphate. Glass etc. are mentioned. Specific examples of the resin include fluorocarbon resins such as polycarbonate, polyacrylonitrile, polyethylene terephthalate, and Teflon (registered trademark).
[0081]
The substrate may be transparent or translucent, and may be colored, but a transparent substrate is preferred.
[0082]
Examples of the conductive layer used in the photoelectric conversion element of the present invention include metals, conductive metal oxides, and conductive organic substances.
[0083]
As a specific example of the metal used for the conductive layer, a metal having a work function of 3.5 to 6.0 eV can be used. For example, platinum, gold, silver, copper, cobalt, iron, nickel, palladium, vanadium, rhodium, tungsten, zinc and the like can be mentioned.
[0084]
Examples of the conductive metal oxide include a conductive metal oxide (for example, indium-tin composite oxide, fluorine-doped tin oxide, and the like), and the lower the surface resistance when the conductive layer is formed, the better. . A preferable range of the surface resistance is 100 Ω / cm.²Or less, more preferably 30 Ω / cm²It is as follows. The lower limit is not particularly limited, but is usually 0.1 to 10 Ω / cm.²It is about. The thickness of the conductive layer is preferably about 0.02 to 10 mm. When a conductive metal oxide layer is formed on a transparent substrate by about 0.02 to 10 mm, it can be used as a transparent conductive layer.
[0085]
Specific examples of the conductive organic material include carbon materials used for general carbon electrodes, carbon materials such as fullerene, carbon nanotubes, hydrocarbons such as polyacetylene, and polyaniline which may have a substituent. Examples thereof include those in which a conductive polymer such as polythiophene and a charge transfer complex such as tetrathiafulvalene-tetracyanoquinodimethane are formed on a substrate by an evaporation method, a spin coating method, or the like.
[0086]
The dye-adsorbed semiconductor fine particle layer is a layer including a semiconductor fine particle layer and a dye layer. Here, the semiconductor fine particle layer is a layer formed by semiconductor fine particles, and the dye layer is described by the general formula (1) of the present invention formed by binding and / or adsorbing to the semiconductor fine particle layer. Is a layer of a metal complex compound containing a ligand of
[0087]
As a specific example of the material of the semiconductor fine particle layer, TiO₂, Fe₂O₃, WO₃, ZnO, Nb₂O₅, SnO₂Semiconductor fine particles of a metal oxide such as TiO.₂, ZnO, SnO₂Semiconductor fine particles. More preferably TiO₂Semiconductor fine particles. The semiconductor fine particles may be used alone or different semiconductor fine particles may be mixed and used. Further, a mixture of the metal mentioned as the conductive layer and the semiconductor fine particles may be used.
[0088]
When a semiconductor fine particle layer is formed on a substrate having a conductive layer formed thereon, it is preferable to apply a dense thin film layer as an undercoat layer as described in JP-A-11-313541.
[0089]
As a method for forming the semiconductor fine particle layer on the substrate on which the conductive layer is formed, a spray pyrolysis method, a printing method, and the like are preferable.
[0090]
Examples of the method for forming the semiconductor fine particle layer include a method in which the material used for the semiconductor fine particle layer is finely divided, and a dispersion or a colloid is prepared and applied. Examples of methods for preparing a colloid solution include those described in "Technical Information Association" Thin Film Coating Technology by Sol-Gel Method "(1995) and" Latest Technology of Dye-Sensitized Solar Cells "published by CMC Corporation. The method is preferred. Examples of the method for producing the semiconductor fine particles include a method of grinding in a mortar, a method of pulverizing with a mill, and the like.
[0091]
The particle size of these semiconductor fine particles is preferably from 5 to 200 nm, more preferably from 8 to 100 nm, as primary fine particles after pulverization. The average particle size of the semiconductor fine particles (secondary particles) in the dispersion is preferably 0.01 to 10 mm. Further, two or more kinds of semiconductor fine particles having different particle size distributions may be mixed.
[0092]
A colloid solution can be prepared by dispersing the semiconductor fine particles prepared by such a method in a dispersion solvent. Specific examples of the dispersion solvent include water or various organic solvents (for example, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, dichloromethane, acetone, acetonitrile, and ethyl acetate). At the time of dispersion, if necessary, a polymer, a surfactant, an acid, a chelating agent, or the like may be used as a dispersion aid.
[0093]
Specific methods for applying such a dispersion or colloidal solution to a substrate having a conductive layer formed thereon include a doctor blade method, a roller method, a dip method, an air knife method, a spin method, a spray method, and a screen method. Examples thereof include a screen printing method, and preferred examples thereof include a doctor blade method, a roller method, a spin method, and a screen printing method.
[0094]
Further, the semiconductor fine particle layer need not be limited to a single layer. It is also possible to apply a multi-layer coating of dispersion liquids having different particle diameters of semiconductor fine particles, and it is also possible to apply a multilayer liquid dispersion of semiconductor fine particles having different types of semiconductor fine particles, binders and additives having different compositions. In the case of multi-layer coating, it may be applied several times to several tens of times. In the case of recoating, a screen printing method is preferred.
[0095]
The thickness of the semiconductor fine particle layer is preferably 0.1 to 200 mm. More preferably, it is 1 to 100 mm. 1m of semiconductor layer material²The coating amount per unit is preferably 0.5 to 400 g, and more preferably 5 to 100 g.
[0096]
After the semiconductor layer is applied to the substrate, it is preferable to perform a heat treatment for bringing particles into physical contact with each other and for improving the strength of the coating film. A preferred range of the heat treatment temperature is 40 ° C. or more and less than 700 ° C., and more preferably 100 ° C. or more and less than 550 ° C. The heat treatment time is about 10 minutes to 10 hours, preferably 30 minutes to 2 hours. When a substrate having a low melting point, such as a resin substrate, is used, high-temperature treatment is not preferable, and heat treatment is performed at a temperature lower than the temperature at which deterioration or deformation of the substrate occurs.
[0097]
Further, after heating, plating treatment using titanium tetrachloride or titanium trichloride may be performed in order to increase the surface purity of the semiconductor fine particles or to promote the binding and / or adsorption of the metal complex compound.
[0098]
The semiconductor fine particles preferably have a large surface area so that many metal complex compounds can be adsorbed. For this reason, it is preferable that the surface area in the state where the semiconductor fine particles are coated on the supporting substrate is 10 to 3000 times the projected area.
[0099]
Hereinafter, the dye layer of the present invention will be described. The dye layer is a layer of the metal complex compound formed by binding and / or adsorbing the metal complex compound of the present invention to the semiconductor fine particle layer.
[0100]
The method of forming the dye layer is not particularly limited as long as the layer is formed by bonding and / or adsorbing to the semiconductor fine particle layer. A preferable method is to dissolve the metal complex compound of the present invention in a solvent. A method in which a substrate on which a conductive layer and a semiconductor fine particle layer are formed is immersed in the solution for a certain period of time, and a metal complex compound is bonded and / or adsorbed to the semiconductor fine particle layer.
[0101]
The solvent used in the method for forming the dye layer is not limited as long as it does not hurt the material of the substrate due to deterioration or deformation, and can dissolve the metal complex compound of the present invention. Examples include alcohols such as isopropanol, acetonitrile, chloroform, dichloromethane, N, N-dimethylformamide, toluene, acetone, hexane, water and the like. Preferably, it is methanol, ethanol, or acetonitrile. The concentration of the metal complex compound solution may be adjusted to 0.0001 to 1 mol / L, and preferably 0.1 to 100 mM / L. And the time is from room temperature to the reflux temperature of the solvent, and the time is between 10 minutes and 1000 hours. Preferably, the temperature is from room temperature to the reflux temperature of the solvent for 5 hours to 100 hours. The metal complex compound solution may be composed of one kind of the metal complex compound of the present invention or may be a mixture of several kinds.
[0102]
Further, the metal complex compound of the present invention and a known dye, for example, a known porphyrin dye, ruthenium complex dye, methine dye, squarylium dye, xanthene dye, phenazinone dye, triphenylmethane dye, coumarin dye, phthalocyanine dye, etc. It is also possible to broaden the wavelength range of the photoelectric conversion.
[0103]
The charge transfer layer of the present invention is described in detail below.
The charge transfer layer has a function of replenishing electrons to the oxidized form of the dye or replenishing holes to the reduced form of the dye.
[0104]
Examples of the charge transfer layer that can be used in the present invention include: an electrolyte in which a substance having a redox ability is dissolved in an organic solvent; a gel electrolyte in which a liquid in which a redox substance is dissolved in an organic solvent is impregnated in a polymer matrix; Examples thereof include a molten salt having a reducing ability and a solid electrolyte.
[0105]
The electrolytic solution is preferably composed of an electrolyte, a solvent, and an additive.
Specific examples of the electrolyte include sodium perchlorate, tetraalkylammonium chloride, tetraalkylammonium bromide, and tetraalkylammonium PF₆Metal halides (eg, lithium chloride, sodium chloride, potassium chloride, lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide, cesium iodide, lithium bromide, sodium bromide, potassium bromide, cesium bromide, bromide) A quaternary ammonium salt such as potassium or tetraalkylammonium bromide, or a quaternary ammonium salt such as tetraalkylammonium iodide), bromine or iodine, preferably sodium perchlorate or tetraalkylammonium. PF₆, Iodine, lithium iodide and the like. Further, the above-mentioned electrolytes may be mixed and used.
[0106]
The concentration of the electrolyte is preferably 0.1 mM or more and 10 M or less, more preferably 0.1 mM or more and 5 M or less, and still more preferably 0.1 mM or more and 1.0 M or less.
[0107]
The solvent used for the electrolytic solution in the present invention is preferably a solvent having a low viscosity, a high dielectric constant, and excellent ion mobility. Specific examples of such a solvent include ether compounds such as dioxane and diethyl ether, chain ethers such as ethylene glycol dialkyl ether and propylene glycol dialkyl ether, methanol, and ethanol. , Alcohols such as ethylene glycol monoalkyl ether, polyhydric alcohols such as ethylene glycol, polyethylene glycol and glycerin, nitriles such as acetonitrile, benzonitrile and methoxyacetonitrile, and ethylene glycol. Carbonates such as -carbonate and propylene carbonate, dimethyl sulfoxide, sulfolane and water.
[0108]
Specific examples of the additives include quinones, amines, metal complexes, and pyridinium salts that change the oxidation-reduction characteristics of the electrolytic solution. For example, acceptors such as hydroquinone, dicyanodichloroparabenzoquinone (DDQ) and fullerene; basic donors such as t-butylpyridine, 2-picoline and triethanolamine; transition metals such as ferrocene-ferricyanate and porphyrin. Complexes, viologens and methyl viologens can also be used. Preferably, t-butylpyridine and triethanolamine are used.
[0109]
Typical examples of the gel electrolyte include polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride.
[0110]
The charge transfer layer using a molten salt is an ion conductive salt composed of a combination of a cation species and an anion species. Specific examples include a tetraalkylammonium cation, an imidazolium cation, a pyridinium cation, and a trialkylsulfonyl as the cation species. A cation or the like is used, and an iodine anion (I⁻, I₃ ⁻), Aluminum chloride anion (AlCl₄ ⁻, AlCl₇ ⁻), A fluorine-containing anion [BF₄ ⁻, PF₆ ⁻, CF₃SO₃ ⁻, N (CF₃SO₂)₂ ⁻, F (HF)_n ⁻]. Preferably, hexylmethyl imidazolium iodide having low viscosity is used.
[0111]
Examples of the solid electrolyte include a hole (hole) transport material and a conductive polymer. Preferably, N, N-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1′- Aromatic amines such as biphenyl-4,4'-diamine; conductive polymers such as substituted or unsubstituted polythiophene and polypyrrol; metal chlorides such as copper iodide, copper sulfate and copper thiocyanate; and cyanide And inorganic solid compounds such as oxides and sulfates. In order to further increase the strength of the element, one or more other layers such as a protective layer and an undercoat layer may be formed on each layer.
[0112]
The photoelectric conversion element of the present invention is considered to be used for solar cells, indoor power generation elements, optical sensors (photocells, color sensors, photosensitive drums for copiers, imaging devices), window glasses and films capable of generating power. Can be
[0113]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.
[Example 1]
The method for producing D-1 of the present invention will be described below.
[0114]
Embedded image

[0115]
Production of Compound A-3
Under a nitrogen atmosphere, 10 g (21.9 mmol) of compound (A-1) and 600 mL of anhydrous tetrahydrofuran were charged into a 1000 mL three-necked flask, and potassium t-butoxide was stirred at -5 ° C. 3 g was charged and stirred for 30 minutes. Subsequently, 15.7 g (48 mmol) of the compound (A-2) was charged at −5 ° C., and the mixture was stirred under reflux with heating for 4 hours. After distilling off tetrahydrofuran under reduced pressure, the residue was dissolved in toluene, a saturated ammonium chloride aqueous solution was added to the mixture, the toluene layer was washed, the toluene layer was further washed with water, liquid separation was performed, and the toluene layer was dried. I left. Thereafter, the residue was purified by column chromatography and sludged with methanol to obtain 15 g of (A-3) as a pale yellow solid.
FD-MS 800 (M⁺)
[0116]
[Table 5]

HPLC purity> 99 area%
[0117]
Preparation of Compound A-4
Under a nitrogen atmosphere, 12 g (15 mmol) of compound (A-3), 60 mL of diethylene glycol and 6.0 g (150 mmol) of ground sodium hydroxide were charged into a 100 mL separable flask and heated at 150 ° C. for 6 hours. Stirred. After cooling to room temperature, the pH was adjusted to 4 with 1N hydrochloric acid, and then left at room temperature for 1 day. The precipitated yellow solid was collected by filtration, washed with distilled water, and dried to obtain 8.5 g of a dihydrate of the compound (A-4) as a pale yellow solid.
FD-MS 688 (M⁺)
[0118]
[Table 6]

[0119]
Preparation of Compound A-7
Under a light-shielded argon atmosphere, 5.0 g (10.3 mmol) of compound (A-5) and 2.2 g (10.3 mmol) of 4,4′-dicarboxy-2,2′-bipyridine were placed in a 500 mL separable flask. mmol), 100 mL of chloroform and 100 mL of ethanol. The mixture was heated to reflux for 6 days with stirring. After cooling to room temperature, ethanol and chloroform were distilled off under reduced pressure. After dissolving the residue in 200 mL of chloroform, 1000 mL of a mixed solvent of acetone and ether was charged, the resulting powder was filtered, and the powder was dried at room temperature under reduced pressure to give 3.6 g of Compound (A-7). As a dark orange solid.
[0120]
[Table 7]

HPLC purity> 99 area%
[0121]
Production of Compound D-1
Under a light-shielded argon atmosphere, 1.8 g (3.1 mmol) of compound (A-7), 2.1 g (3.1 mmol) of compound (A-4) and degassed in a 300 mL three-necked flask. 100 mL of dehydrated N, N-dimethylformamide was charged. The mixture was heated and stirred at 100 ° C. for 10 hours. After cooling at room temperature, the dark reddish brown solution was concentrated under reduced pressure. The residue was recrystallized using a mixed solvent of methanol and diethyl ether to obtain 2.5 g of a compound (D-1) as a black-brown solid.
[0122]
[Table 8]

HPLC purity> 99 area%
Visible absorption wavelength peak: 540 nm (ethanol solution)
Long wavelength end of absorption: 810 nm (ethanol solution)
[0123]
[Example 2]
Production of compound (D-2)
[0124]
Embedded image

[0125]
Under a light-shielded argon atmosphere, 0.64 g (0.58 mmol) of compound (D-1) and 60 mL of degassed dehydrated N, N-dimethylformamide were charged into a 100 mL separable flask, and degassed water was added. A solution in which 1.0 g of ammonium thiocyanate was dissolved in 10 mL was added, and the mixture was heated and refluxed for 1 day with stirring. After cooling at room temperature, N, N-dimethylformamide and water were distilled off under reduced pressure, 100 mL of a 0.05N aqueous sodium hydroxide solution was charged to the residue, and insolubles in the aqueous solution were removed by filtration. Nitric acid was charged until the pH was 3-4, and the resulting dark brown solid was filtered. The mixture was recrystallized using a mixed solvent of methanol and ether to obtain 0.3 g of a dark brown solid of Compound D-2.
LC-MS (ESI-nega) 1149 (M⁺-1)
[0126]
[Table 9]

HPLC purity> 99 area%
Visible absorption wavelength peak: 544 nm (ethanol solution)
Long wavelength end of absorption: 820 nm (ethanol solution)
[0127]
[Example 3]
The method for producing D-19 of the present invention is shown below.
[0128]
Embedded image

[0129]
Production of compound (A-9)
6.8 g (17 mmol) of the compound (A-1) and 250 mL of anhydrous tetrahydrofuran are charged into a 500 mL three-necked flask, and potassium t-butoxide 4.3 is stirred at −5 ° C. g and stirred for 30 minutes. Subsequently, 8.9 g (34 mmol) of the compound (A-8) dissolved in 100 mL of anhydrous tetrahydrofuran was added dropwise at -5 ° C, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. After heating under reflux for another 5 hours and cooling to room temperature, dilute hydrochloric acid was added to the reaction suspension, the mixture was discharged into water, and the resulting yellow solid was filtered. The collected solid was dissolved in toluene and purified by column chromatography (silica gel; toluene: acetone = 8: 2) and methanol sludge to obtain 9.5 g of compound (A-9) as a pale yellow solid.
H-NMR (CDCl₃, D) 8.78 (d, 2H), 8.44 (d, 2H), 8.05 (d, 4H), 7.99 (dd, 2H), 7.60 (d, 4H), 7. 25 (s, 4H), 4.32 (t, 4H), 1.78 (qin, 4H), 1.3-1.5 (m, 20H), 0.88 (t, 6H)
HPLC purity> 99 area%
FD-MS 672 (M⁺)
[0130]
Production of compound (A-10)
Under a nitrogen atmosphere, 3.1 g (4.6 mmol) of compound (A-9), 300 mL of diethylene glycol, and 2.0 g (50 mmol) of pulverized sodium hydroxide were charged into a 500 mL separable flask, and the mixture was charged to 120 g. The mixture was heated and stirred at ℃ for 6 hours. After cooling at room temperature, the pH was adjusted to 4 with 1N hydrochloric acid, and the precipitated yellow solid was collected by filtration. The solid was subjected to methanol sludge to obtain 1.9 g of a compound (A-10) as a yellow solid.
FD-MS 448 (M⁺)
[0131]
[Table 10]

[0132]
Preparation of Compound D-19
0.89 g (2.0 mmol) of compound (A-10), 0.57 g (1.0 mmol) of compound (A-7) and dehydrated N, 100 mL of N-dimethylformamide was charged, and the mixture was heated and stirred at 130 ° C. for 6 hours. After cooling at room temperature, the dark reddish brown solution was concentrated under reduced pressure, the residue was sludged with a mixed solvent of methanol and acetone, and the obtained black solid was charged into a 100 mL separable flask under a light-shielded argon atmosphere, and degassed dehydrated N , N-dimethylformamide (100 mL) was added, a solution of 1.5 g of ammonium thiocyanate dissolved in 20 mL of degassed water was added, and the mixture was heated and refluxed for 8 hours with stirring. After cooling at room temperature, N, N-dimethylformamide and water were distilled off under reduced pressure, and the residue was sludged with methanol to obtain 0.8 g of compound D-19 as a black-brown solid.
[0133]
[Table 11]

HPLC purity> 99 area%
Visible absorption wavelength peak: 540 nm (ethanol solution)
Long wavelength end of absorption: 810 nm (ethanol solution)
[0134]
[Example 4]
Preparation of Compound D-32
[0135]
Embedded image

[0136]
1.5 g (3.1 mmol) of compound (A-5), 4.2 g (6.2 mmol) of compound (A-4) and N, N were placed in a 300 mL three-necked flask under a light-shielded argon atmosphere. -200 mL of dimethylformamide was charged, and the mixture was heated and stirred at 130 ° C for 8 hours. After cooling at room temperature, the dark reddish brown solution was concentrated under reduced pressure. The residue was recrystallized from a mixed solvent of methanol and acetone to obtain 4.0 g of a compound (D-32) as a black-brown solid.
[0137]
[Table 12]

HPLC purity> 99 area%
Visible absorption wavelength peak: 550 nm (ethanol solution)
Long wavelength end of absorption: 840 nm (ethanol solution)
[0138]
[Example 5]
Production of compound (D-33)
[0139]
Embedded image

[0140]
Under a light-shielded argon atmosphere, 1.23 g (0.8 mmol) of compound (D-32) and 100 mL of degassed N, N-dimethylformamide were charged into a 300 mL three-necked flask, and further degassed. A solution in which 1.5 g of ammonium thiocyanate was dissolved in 20 mL of water was added, and the mixture was heated and refluxed for 8 hours while stirring. After cooling at room temperature, N, N-dimethylformamide and water were distilled off under reduced pressure, and the obtained residue was sludged with methanol to obtain 0.7 g of compound D-33 as a black-brown solid.
[0141]
[Table 13]

HPLC purity> 98 area%
Visible absorption peak: 555 nm (ethanol solution)
Long wavelength end of absorption: 830 nm (ethanol solution)
[0142]
The metal complex compounds of the present invention of Examples 1 to 5 were all the following comparative compounds (DN) [visible wavelength absorption wavelength peak: 531 nm (ethanol solution), absorption long wavelength end: 750 nm (ethanol solution)] Compared to that, since the visible absorption peak wavelength shifts to the longer wavelength side and the absorption longer wavelength end shifts to the longer wavelength side, photosensitization to longer wavelength light is possible, and visible light to infrared It can be seen that this is preferable as a material for a photoelectric conversion element capable of photosensitizing over a region.
Comparative compound (DN)
[0143]
Embedded image

[0144]
[Example 6]
A photoelectric conversion element was manufactured by the following operation.
{Circle around (1)} In a stainless steel container coated with Teflon (registered trademark), 15 g of titanium dioxide fine particles (Degussa P-25, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), 45 g of deionized water, and a dispersant (Triton X-100, manufactured by Aldrich) 1 g and 30 g of a zirconia bead having a diameter of 0.5 mm were put thereinto and subjected to a dispersion treatment at 1500 rpm for 2 hours using a sand grinder mill. Zirconia beads were removed from the resulting dispersion by filtration. The average particle size of the titanium dioxide fine particles in the obtained dispersion was 2.5 μm.
(2) The titanium dioxide dispersion prepared in (1) was applied to a glass substrate with a transparent electrode (TCO-Glass-U, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd .; surface resistance: about 30Ω / □) using a glass rod. The coating amount is 20 g / m²And Thereafter, it was air-dried at room temperature for one day. Next, this glass was placed in an electric furnace, baked at 450 ° C. for 30 minutes, cooled to room temperature, and taken out to obtain a semiconductor fine particle electrode substrate on which a substrate, a conductive layer and a semiconductor layer were formed.
{Circle around (3)} The semiconductor fine particle electrode substrate prepared in {circle around (2)} was placed in an ethanol solution (3 × 10 3) of a metal complex compound (compound D-1).^-4mol / l) for 15 hours. Thereafter, the semiconductor substrate electrode substrate taken out of the solution is immersed in an acetonitrile solution of 4-tert-butylpyridine of 2 mol% for 15 minutes, washed with ethanol, and naturally dried to form a dye-adsorbed semiconductor particle layer. And
(4) Platinum vapor-deposited glass of the same size is superimposed on the electrode substrate on which the dye-adsorbed semiconductor fine particle layer prepared in (3) is formed, and then an electrolytic solution is applied to the gap between the two glasses by utilizing the capillary phenomenon. By soaking, a photoelectric conversion element having a configuration shown in FIG. 1 was produced. The electrolytic solution used was prepared by dissolving 1.44 g of tetrapropyl iodide and 0.076 g of iodine in 10 ml of a mixed solution of ethylene carbonate and acetonitrile (4: 1 vol / vol).
(5) The device prepared in (4) was sealed with an epoxy sealing agent to prepare a photoelectric conversion device.
[0145]
The photoelectric conversion performance of the produced photoelectric conversion element was measured by an IPCE (Incident Photonto Current Conversion Efficiency) measuring device manufactured by Optel. Table 11 summarizes the IPCE of the photoelectric conversion element with monochromatic light of 800 nm.
[0146]
[Examples 7 to 10]
Instead of using the metal complex compound (Compound D-1) in Example 6, a metal complex compound (Compound D-2: Example 7), a metal complex compound (Compound D-19: Example 8), and a metal complex A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 6, except that the compound (Compound D-32: Example 9) and the metal complex compound (Compound D-33: Example 10) were used. IPCE of the fabricated photoelectric conversion element was measured in the same manner as in Example 6, and is shown in Table 11.
[0147]
[Comparative Example 1]
A photoelectric conversion device was prepared in the same manner as in Example 6, except that the comparative compound (DN) was used instead of the metal complex compound (Compound D-1) in Example 6, and the prepared photoelectric conversion device was IPCE was measured in the same manner as in Example 6 and summarized in Table 11.
[0148]
[Comparative Example 2]
A photoelectric conversion element is operated in the same manner as in Example 6, except that the following comparative compound (DM) described in JP-A-2001-291534 is used instead of the metal complex compound (Compound D-1) in Example 6. Was prepared, and the produced photoelectric conversion elements were measured for IPCE in the same manner as in Example 6. The results are shown in Table 11.
Comparative compound (DM)
[0149]
Embedded image

[0150]
[Table 14]

[0151]
During the measurements of Examples 6 to 9, the devices were stable, and no deterioration in device performance was observed. Set the light source to AM 1.5 (100 mW / cm²) Was used, no deterioration of the device was observed. On the other hand, in each of the devices of Comparative Examples 1 and 2, deterioration of 10% from the initial value of the photocurrent value was observed.
[0152]
From the above results, the photoelectric conversion device using the metal complex compound of the present invention shows good photoelectric conversion characteristics up to the near-infrared region and good durability with respect to the comparative compound (DN). Understand. In addition, it can be seen that the photoelectric conversion device using the metal complex compound of the present invention exhibits good photoelectric conversion characteristics even when compared with the comparative compound (DM) which exhibits photoelectric conversion characteristics up to the near infrared region.
[0153]
According to the present invention, there is provided a photoelectric conversion element material, a photoelectric conversion element, and a ruthenium complex compound which exhibit photoelectric conversion characteristics up to the near infrared region, efficiently sensitize semiconductor fine particles, and have excellent durability. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial sectional view showing the structure of a preferred photoelectric conversion element of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 2, ... substrate
3, 4 ... conductive layer
5 ... Dye-adsorbed semiconductor fine particle layer
6 ... Charge transfer layer

Claims (10)

下記一般式（１）により表される配位子を含有する金属錯体化合物を含むことを特徴とする光電変換素子用材料。

〔式中、Ｒ_１〜Ｒ_６はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアリ−ル基または置換基を有していてもよいヘテロアリ−ル基を表し、Ｒ_７およびＲ_８は置換基を表し、ａ１およびａ２は、それぞれ独立に０〜３の整数を表し、ａ１が２以上のとき、Ｒ_７は同じでも異なっていてもよく互いに連結して環を形成してもよく、ａ２が２以上のとき、Ｒ_８は同じでも異なっていてもよく互いに連結して環を形成してもよく、ａ１およびａ２が共に１以上のときＲ_７とＲ_８が互いに連結して環を形成してもよい。〕A material for a photoelectric conversion element, comprising a metal complex compound containing a ligand represented by the following general formula (1).

[Wherein, R _{1 to} R ₆ are each independently a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, or a substituent which may have a substituent. An aryl group or a heteroaryl group which may have a substituent, R ₇ and R ₈ each represent a substituent, a1 and a2 each independently represent an integer of 0 to 3, and a1 represents When two or more, R ₇ may be the same or different and may be connected to each other to form a ring, and when a2 is two or more, R ₈ may be the same or different and may be connected to each other to form a ring. it may be formed, may be linked to form a ring R ₇ and R ₈ together when one or more a1 and a2 are both. ] Ｒ_１〜Ｒ_４が置換基を有していてもよいアリ−ル基であることを特徴とする請求項１記載の光電変換素子用材料。The material for a photoelectric conversion element according to claim 1, wherein R _{1 to} R ₄ are an aryl group which may have a substituent. 一般式（１）により表される配位子を含有する金属錯体化合物が下記一般式（２）により表されることを特徴とする請求項１または２記載の光電変換素子用材料。

〔式中、Ｍは遷移金属原子を表し、Ｒ_１〜Ｒ_８、ａ１およびａ２は、前記一般式（１）中のそれらと同義であり、ｍ１は１〜３の整数であり、ＬＬ_１は２座のビピリジン配位子または３座のテルピリジン配位子であり、ｍ２は０〜２の整数であり、ｍ１＋ｍ２が２または３であり、Ｘは１座または２座の配位子であり、ｎ１は０〜２の整数であり、Ｙ１は、電荷を中和させるのに対イオンが必要な場合の対イオンを表す。〕The material for a photoelectric conversion element according to claim 1 or 2, wherein the metal complex compound containing a ligand represented by the general formula (1) is represented by the following general formula (2).

[In the formula, M represents a transition metal atom, R _{1 to} R ₈ , a1 and a2 have the same meanings as those in the general formula (1), m1 is an integer of 1 to 3, and LL ₁ is A bidentate bipyridine ligand or a tridentate terpyridine ligand, m2 is an integer of 0 to 2, m1 + m2 is 2 or 3, X is a monodentate or bidentate ligand, n1 is an integer of 0 to 2, and Y1 represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge. ] Ｍが、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｆｅ、ＣｏおよびＣｕであることを特徴とする請求項３記載の光電変換素子用材料。The material for a photoelectric conversion element according to claim 3, wherein M is Ru, Os, Fe, Co, and Cu. ＬＬ_１が下記一般式（３−１）〜（３−５）：

〔式中、Ｒ_１１〜Ｒ_２０はそれぞれ独立にカルボキシル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基、リン酸基、珪酸基、ホウ酸基またはこれらのプロトン解離体を表し、Ｒ_２１〜Ｒ_３０はそれぞれ独立に置換基を表し、Ｒ_１１〜Ｒ_３０は環上のどの位置に結合してもよく、ｃ１〜ｃ９およびｃ１１〜ｃ１９はそれぞれ独立に０〜４の整数を表し、ｃ１０およびｃ２０はそれぞれ独立に０〜３の整数を表し、ｃ１〜ｃ２０が２以上のとき、Ｒ_１１〜Ｒ_３０は同じでも異なっていてもよく、互いに連結して環を形成していてもよい。〕で表されることを特徴とする請求項３または４記載の光電変換素子用材料。LL ₁ is represented by the following general formula (3-1) to (3-5):

_Wherein, R 11 _{to R 20} each independently represent a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, represents a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, silicic acid group, boric acid group or their proton dissociation _{product, R} 21 to R ₃₀ independently represent a substituent, R _{11 to} R ₃₀ may be bonded to any position on the ring, c 1 to c 9 and c 11 to c 19 each independently represent an integer of 0 to 4, c 10 and c 20 each independently represent an integer of 0 to 3, when c1~c20 is 2 or _more, R 11 _{to R 30} may be the same or different, may form a ring. 5. The material for a photoelectric conversion element according to claim 3, wherein: 請求項１〜５のいずれか１項に記載の光電変換素子用材料を使用してなる光電変換素子。A photoelectric conversion element using the photoelectric conversion element material according to claim 1. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の光電変換素子用材料を半導体微粒子に結合および／または吸着させた電極を用いてなる請求項６記載の光電変換素子。7. A photoelectric conversion element according to claim 6, comprising an electrode in which the material for a photoelectric conversion element according to claim 1 is bonded and / or adsorbed to semiconductor fine particles. 下記一般式（４）により表されるルテニウム錯体化合物。

〔式中、Ｒ_１〜Ｒ_８、ａ１およびａ２は、前記一般式（１）中のそれらと同義であり、ｍ１、ＬＬ_１、ｍ２、Ｘ、ｎ１およびＹ_１は、前記一般式（２）中のそれらと同義である。〕A ruthenium complex compound represented by the following general formula (4).

_Wherein, R 1 _{to R} 8, a1 and a2 are the same meanings as in the general formula _(1), m1, LL 1, m @ 2, X, n1 and _{Y 1,} the general formula (2) Synonymous with those in. ] Ｒ_１〜Ｒ_４が置換基を有していてもよいアリ−ル基であることを特徴とする請求項８記載のルテニウム錯体化合物。The ruthenium complex compound according to claim 8, wherein R _{1 to} R ₄ are an aryl group which may have a substituent. アリール基が下記一般式（５）で表される請求項９記載のルテニウム錯体化合物。

〔式中、Ｒ_３１は前記一般式（１）のＲ_７およびＲ_８と同義の置換基であり、ａ３は０〜５の整数を表し、ａ３が２以上のとき、Ｒ_３１はそれぞれ同じでも異なっていてもよく互いに連結して環を形成してもよい。〕The ruthenium complex compound according to claim 9, wherein the aryl group is represented by the following general formula (5).

[Wherein, R ₃₁ is a substituent having the same meaning as R ₇ and R _{8 in} the general formula (1), a3 represents an integer of 0 to 5, and when a3 is 2 or more, even if R ₃₁ is the same, They may be different and may be connected to each other to form a ring. ]

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