担载体和光电转换元件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及担载体、具备具有该担载体的电极的光电转换元件以及新型化合物。
【背景技术】
[0002] 以往，在各种技术领域中，色素被广泛使用。举一个例子，在太阳能电池等光电转 换元件的领域，具有光增感作用的色素被用于色素增感型光电转换元件。据认为，该色素增 感型光电转换元件在理论上可以期待高效率，与以往的使用了硅半导体的光电转换元件相 比，能够以更低的成本进行制造。可是，增感色素的吸收波长与有机硅相比由于受到限制， 所以存在着光的利用效率低、元件的光电转换效率低的课题。
[0003] 作为解决上述课题的方法，研宄了（1)使增感色素的吸收波长区域朝长波长侧移 动和扩大的方法（非专利文献1)、（2)组合使用吸收波长区域不同的增感色素的方法（专 利文献1、2)等。可是，（1)的方法难以将吸收波长区域设定为与以往的有机硅半导体所具 有的吸收波长区域相同程度，（2)的方法难以使多种增感色素高效地担载，吸收波长区域即 使扩大，但仍存在着色素担载的稳定性较低或看不到光电转换效率的提高的课题。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本特开2008-034258号公报
[0007] 专利文献2 :日本特开2009-212035号公报
[0008] 非专利文献
[0009] 非专利文献 1 :Chem. Commun.，pl705-1706,1997
【发明内容】
[0010] 本发明要解决的课题
[0011] 因此，本发明的目的是提供扩大了吸收波长区域的色素增感型太阳能电池用的担 载体，并且是高光电转换效率和高耐久性的担载体。另外，本发明的目的是提供解决上述课 题的增感色素的组合、和使用了这些增感色素的担载体的制造方法。另外，本发明的目的是 提供用于解决上述课题的新型增感色素。
[0012] 解决课题的手段
[0013] 本发明人等进行了深入研宄，结果发现：通过组合特定的增感色素能够实现上述 目的，从而完成了本发明。
[0014] 即，本发明提供一种担载体，其担载有下述（A)的至少1种和下述（B)的至少1种。
[0015] (A)是具有JT共轭基和至少1个销固基（anchor group)的增感色素，所述JT共 轭基和所有的锚固基被具有至少1个亚烷基的原子数为5~20的间隔基（spacer)连接， 所述间隔基在氮原子不以3个连续、且除了各碳原子和各氮原子以外的原子不相邻的条件 下，由碳原子或碳原子与选自氧原子、氮原子、磷原子、硅原子和硫原子中的1种或多种原 子构成，间隔基也可以具有支链或环结构，
[0016] (B)是具有31共轭基和至少1个锚固基的增感色素，所述31共轭基和至少1个 锚固基被直接键合或具有至少1个亚烷基的原子数为1~4的间隔基连接，所述间隔基在 除了各碳原子以外的原子不相邻的条件下，由碳原子或碳原子与选自氧原子、氮原子、磷原 子、硅原子和硫原子中的1种或多种原子构成，间隔基也可以具有支链或环结构。
[0017] 另外，本发明提供一种光电转换元件，其具备具有上述担载体的电极。
[0018] 另外，本发明提供一种上述担载体的制造方法。
[0019] 另外，本发明提供一种化合物，其是具有共轭基和至少1个锚固基的化合物， 共轭基由下述部分结构式（1'）表示，所述共轭基和所有的锚固基被具有至少1个亚烷 基的原子数为5~20的间隔基连接，所述间隔基在除了各碳原子以外的原子不相邻的条件 下，由碳原子或碳原子与选自氧原子、氮原子、磷原子和硫原子中的1种或多种原子构成， 间隔基也可以具有支链或环结构。
【主权项】
1. 一种担载体，其担载有下述（A)的至少1种和下述（B)的至少1种， (A) 是具有π共轭基和至少1个锚固基的增感色素，所述π共轭基和所有的锚固基 被具有至少1个亚烷基的原子数为5~20的间隔基连接，所述间隔基在氮原子不以3个连 续、且除了各碳原子和各氮原子以外的原子不相邻的条件下，由碳原子或碳原子与选自氧 原子、氮原子、磷原子、硅原子和硫原子中的1种或多种原子构成，间隔基也可以具有支链 或环结构， (B) 是具有π共轭基和至少1个锚固基的增感色素，所述π共轭基和至少1个锚固基 被直接键合或具有至少1个亚烷基的原子数为1~4的间隔基连接，所述间隔基在除了各 碳原子以外的原子不相邻的条件下，由碳原子或碳原子与选自氧原子、氮原子、磷原子、硅 原子和硫原子中的1种或多种原子构成，间隔基也可以具有支链或环结构。
2. 根据权利要求1所述的担载体，其中，（A)的增感色素中的锚固基是选自羧酸基、磺 酸基、磷酸基、膦酸基、或-SiR1R 2R3所表示的基团中的基团，R\R2和R3是氢原子、烯丙基、碳 原子数为6~10的芳基或碳原子数为1~4的烷基或烷氧基。
3. 根据权利要求1或2所述的担载体，其中，（B)的增感色素中的锚固基是选自羧酸 基、磺酸基、磷酸基、膦酸基、或-SiR1R 2R3所表示的基团中的基团，R\R2和R3是氢原子、烯丙 基、碳原子数为6~10的芳基或碳原子数为1~4的烷基或烷氧基。
4. 根据权利要求1~3中任一项所述的担载体，其特征在于，（A)的增感色素中的π 共轭基由下述部分结构式（1)表示，
式中，A1是可以被取代的芳香族烃环基或可以被取代的芳香族杂环基，A2是直接键合 或将1~9个选自下述式（Α2-1)~（Α2-19)表示的基团中的基团连接而成的基团，R4和R5 表示氢原子或可以被取代的烃基，R4和R5也可以相互连接而形成环，R4和R 5也可以相互独 立地与A1连接而形成环，
式中，X表示S、O或NR，R表示氢原子或可以被取代的烃基，基团中的氢原子可以被氟 原子、氯原子、溴原子、碘原子、氰基、硝基、-OR6基、-SR6基、-NR6R 7基或可以被取代的脂肪 族烃基取代，R6和R 7表示氢原子或可以被取代的烃基。
5.根据权利要求4所述的担载体，其中，所述部分结构式（1)中的下述部分结构（2)是 下述部分结构（2-1)~（2-14)中的任一种，
式中，A1、R4和R 5分别与上述部分结构式（1)的A ^R4和R 5相同，
式中，R4和R5与上述部分结构式⑵的R4和R5分别相同，R 8、R9和Rltl表示与M2配位 的公知的配位体，M1和M2表示金属元素，式中的氢原子可以被氟原子、氯原子、碘原子、氰 基、硝基、-OR 6基、-SR6基或可以被取代的脂肪族烃基取代，R6表示氢原子或可以被取代的 烃基。
6. -种光电转换元件，其具备具有权利要求1~5中任一项所述的担载体的电极。
7. -种担载体的制造方法，其特征在于，担载下述（A)的增感色素的至少1种和下述 (B)的增感色素的至少1种， (A) 是具有π共轭基和至少1个锚固基的增感色素，所述π共轭基和所有的锚固基 被具有至少1个亚烷基的原子数为5~20的间隔基连接，所述间隔基在氮原子不以3个连 续、且除了各碳原子和各氮原子以外的原子不相邻的条件下，由碳原子或碳原子与选自氧 原子、氮原子、磷原子、硅原子和硫原子中的1种或多种原子构成，间隔基也可以具有支链 或环结构， (B) 是具有π共轭基和至少1个锚固基的增感色素，所述π共轭基和至少1个锚固基 被直接键合或具有至少1个亚烷基的原子数为1~4的间隔基连接，所述间隔基在除了各 碳原子以外的原子不相邻的条件下，由碳原子或碳原子与选自氧原子、氮原子、磷原子、硅 原子和硫原子中的1种或多种原子构成，间隔基也可以具有支链或环结构。
8. -种化合物，其是具有π共轭基和至少1个锚固基的化合物，π共轭基由下述部分 结构式（Γ )表示，所述η共轭基和所有的锚固基被具有至少1个亚烷基的原子数为5~ 20的间隔基连接，所述间隔基在除了各碳原子以外的原子不相邻的条件下，由碳原子或碳 原子与选自氧原子、氮原子、磷原子和硫原子中的1种或多种原子构成，间隔基也可以具有 支链或环结构，
式中，Α1'是可以被取代的芳香族烃环基或可以被取代的芳香族杂环基，A 2'是直接键合 或将1~9个选自下述式（Α2' -1)~（Α2' -19)表示的基团中的基团连接而成的基团，R4' 和R5'表示氢原子或可以被取代的烃基，R 4'和R5'可以相互连接而形成环，R4'和R 5'也可以 相互独立地与Α1'连接而形成环，
式中，X'表示S、0或NR'，R'表示氢原子或可以被取代的烃基，基团中的氢原子可以被 氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、氰基、硝基、-OR6'基、-SR6'基、-NR6'R 7'基或可以被取代的 脂肪族烃基取代，R6'和R7'表示氢原子或可以被取代的烃基。
9.根据权利要求8所述的化合物，其中，所述部分结构式（Γ)中的下述部分结构（2'） 是下述部分结构（2' -1)~（2' -14)中的任一种，
式中，A1'、#和R5'与所述部分结构式（Γ )的A1'、#和R5'分别相同，
式中，R4'和R5'与所述部分结构式（2'）的R4'和R5'分别相同，R 8'、R9'和R1(l'表示与 Μ2'配位的公知的配位体，Μ1'和Μ2'表示金属元素，式中的氢原子可以被氟原子、氯原子、碘 原子、氰基、硝基、-OR 6'基、-SR 6'基或可以被取代的脂肪族烃基取代，R6'表示氢原子或可以 被取代的烃基。
【专利摘要】一种担载体，其担载有下述(A)的至少1种和下述(B)的至少1种。(A)的增感色素是具有π共轭基和至少1个锚固基的增感色素，π共轭基和所有的锚固基被具有至少1个亚烷基的原子数为5～20的间隔基连接。(B)的增感色素是具有π共轭基和至少1个锚固基的增感色素，π共轭基和至少1个锚固基被直接键合或具有至少1个亚烷基的原子数为1～4的间隔基连接。在(A)和(B)中，间隔基是在规定的条件(参照说明书)下，由碳原子或碳原子和氧原子等构成，并且也可以具有支链或环结构。
【IPC分类】C09B67-02, C09B23-00, H01G9-20, C09B57-10
【公开号】CN104769045
【申请号】CN201380054149
【发明人】长田广幸, 秋本贤作, 青山洋平, 野田和幸, 矢野亨, 谷内亮, 搅上健二
【申请人】株式会社艾迪科
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2013年12月18日
【公告号】WO2014103831A1