专利名称：包含具有经取代的联吡啶基团的双核钌络合物染料的光电转换元件和光化学电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包含具有经取代的联吡啶基团的双核钌络合物染料的光电转换元件，和一种含有所述光电转换元件的光化学电池。
背景技术：
太阳能电池被非常期待用作清洁的可再生能源，并且已经对基于单晶硅、多晶硅或非晶硅的太阳能电池和包含，例如，碲化镉或铜铟硒化物的太阳能电池的实际应用进行了研究。然而，对于作为家用电源的太阳能电池的普及而言，任何这些太阳能电池都面临许多需要克服的问题，包括较高的生产费用，确保原材料的困难，再循环利用的困难，以及实现更大面积的困难。因此，已提出包含有机材料的太阳能电池以试图实现更大的面积和更低的成本。但是，任何这类电池的转换效率都大约为1%，这大大降低了其实用性。 在这种情况下,在1991年,Graetzel等人公开了一种光电转换元件和一种包含经染料敏化的半导体颗粒的太阳能电池，并公开了生产该太阳能电池所需的材料和生产技术(例如参见非专利文件I和专利文件I)。该电池是包括经钌染料敏化的多孔二氧化钛薄膜作为工作电极的湿式太阳能电池。这种太阳能电池具有的优势为因为可以使用廉价材料而无需高度纯化因此可以低成本提供光电转换元件；和因为该太阳能电池中使用的染料具有宽吸收带，因此该太阳能电池可在宽可见光波长范围内将太阳光转换成电。然而，为了实际使用，必须进一步提高转换效率。因此，需要开发一种具有更高吸收系数并可吸收更长波长光的染料。专利文件2公开了一种含有联吡啶基配位基的单核金属络合物，其为对光电转换元件有用的金属络合物染料。另外，非专利文件2公开了一种多核β-二酮(β -diketonate)络合物染料。同时专利文件3公开了一种含有多个金属和多个配体的多核络合物，其中配位多个金属的桥接配体(BL)既具有带共轭杂环的配位结构也具有不带共轭杂环的配位结构，其被认为是一种新型的多核络合物，具有良好的发射电子同时从诸如光的活性光线接收能量的光电转换功能。另外，专利文件4公开了一种具有带共轭杂环的配位结构的双核金属络合物，其是一种用于实现具有更高光电转换效率的光电转换元件的金属络合物染料。现有技术文件专利文件专利文件I JP-A-1989-220380专利文件2 JP-A-2003-261536
专利文件 3 JP-A-2004-359677专利文件4 :W0 2006/038587 Al非专利文件
非专利文件I =Nature, Vol. 353，p. 737，1991非专利文件2:“Current Technology in Dye-sensitized Solar Battery” (CMC Co. , LTD.,在2001年5月25日公开，第117页)
发明内容
本发明解决的技术问题本发明的一个目的是提供一种具有更高吸收系数并能够吸收更长波长光的金属络合物染料，以实现光电转换元件，和一种可在宽波长范围内转化太阳光为电并表现出高光电转换效率的光化学电池。本发明的另一个目的是提供一种金属络合物染料以实现光电转换元件以及一种可具有高耐用性的光化学电池。解决所述技术问题的技术方案本发明涉及以下项。<1> 一种双核钌络合物染料，由式(I)表示
权利要求
1.一种双核钌络合物染料，其由式(I)表示
2.如权利要求I所述的双核钌络合物染料，其中式(I)中的两个hTlg和^T1n.中的至少一个表示由式(2-1)表示的基团，其中η是1-4的整数，以及R表示氢，或具有1-18个碳原子的直链或支链的烷基。
3.如权利要求2所述的双核钌络合物染料，其中式(I)中的两表示由式(2-1)表示的基团，其中η是1-4的整数，以及R表示氢、或具有1-18个碳原子的直链或支链的烷基，或者由式(2-2)表示的基团；和 式(I)中的/飞表示由式(2-1)表示的基团，其中η是1-4的整数，R是氢、或具有1-18个碳原子的直链或支链的烷基。
4.如权利要求3所述的双核钌络合物染料，其中式(I)中的两个表示由式(2-2)表示的基团，其中R1表示具有1-30个碳原子的直链或支链的烷基，以及R2表示氢；和 式(I)中的/!^表示由式(2-1)表示的基团，其中η是1-4的整数，R是氢、或具有1-18个碳原子的直链或支链的烷基。
5.如权利要求2所述的双核钌络合物染料，其中式(I)中的两个fT飞表示由式(2-1)表示的基团，其中η是1-4的整数，以及R表示氢，或具有1-18个碳原子的直链或支链的烷基;和 式(I)中的/飞表示由式(2-1)表示的基团，其中η是O，且R表示羧基。
6.如权利要求I所述的双核钌络合物染料，其中式(I)中的两个^飞和#飞.中的至少一个表不由式(2-3)表不的基团。
7.如权利要求6所述的双核钌络合物染料，其中式(I)中的两个彳—〖表示由式(2-3)表示的基团，或者由式(2-2)表示的基团；和 式⑴中的表示由式(2-3)表示的基团。
8.如权利要求7所述的双核钌络合物染料，其中式(I)中的两个(^飞表示由式(2-2)表不的基团；和式⑴中的/Λ表示由式(2-3)表示的基团。
9.如权利要求8所述的双核钌络合物染料，其中式(I)中的两AnMj表示由式(2-2)表示的基团，其中R1表示氢，以及两个R2连结在一起形成苯环；且 式⑴中的^^表示由式(2-3)表示的基团。
10.如权利要求6所述的双核钌络合物染料，其中式(I)中的两个飞表示由式(2-3)表不的基团；和 式(I)中的飞表示由式(2-1)表示的基团，其中η是O，且R表示羧基。
11.如权利要求6-10中的任意一项所述的双核钌络合物染料，其中式(2-3)中的Ar表不可具有取代基的苯基。
12.如权利要求11所述的双核钌络合物染料，其中式(2-3)中的Ar表示由式(3_1)表不的基团
13.如权利要求I所述的双核钌络合物染料，其中式(I)中的两AnMj表示由式(2-2)表不的基团；和 式(I)中的/飞表示由式(2-2)表示的基团，其中R1和/或R2表示具有1-30个碳原子的直链或支链的烷基。
14.如权利要求13所述的双核钌络合物染料，其中式(I)中的两AtT飞表示由式(2-2)表不的基团；和 式(I)中的/飞.表示由式(2-2)表示的基团，其中R1表示具有1-30个碳原子的直链或支链的烷基，且R2表示氢。
15.如权利要求14所述的双核钌络合物染料，其中式(I)中的两个fT飞表示由式(2-2)表不的基团，其中R1表不具有1-30个碳原子的直链或支链的烧基,且R2表不氢；和 式(I)中的~「飞.表示由式(2-2)表示的基团，其中R1表示具有1-30个碳原子的直链或支链的烷基，且R2表示氢。
16.如权利要求14所述的双核钌络合物染料，其中式(I)中的两表示由式(2-2)表示的基团，其中R1表示氢，以及两个R2连结在一起形成苯环；和 式(I)中的^^飞.表示由式(2-2)表示的基团，其中R1表示具有1-30个碳原子的直链或支链的烧基，且R2表不氢。
17.一种光电转换元件，包含如权利要求1-16中的任意一项所述的双核钌络合物染料；和半导体粒子。
18.如权利要求17所述的光电转换元件，其中所述半导体粒子选自氧化钛，氧化锌和氧化锡中的至少一种。
19.一种光化学电池，包含如权利要求17至18中任一项所述的光电转换元件。
20.一种光化学电池，包含作为电极的权利要求17至18中任一项所述的光电转换元件、对电极以及在所述电极和对电极之间的电解质层。
21.一种光电转换元件的制备方法，包括步骤 将一种半导体粒子浸入含有如权利要求1-16中任意一项所述的双核钌络合物染料的溶液中。
22.一种光电转换元件的制备方法，包括步骤 在导电支撑物上形成含有半导体粒子的半导体层；以及 将所述半导体层浸入含有如权利要求1-16中任意一项所述的双核钌络合物染料的溶液中。
23.—种单核钌络合物前体,其由式(2)表不
24.一种单核钌络合物，其由式(3)表示
25.—种单核钌络合物,其由式(4)表不
全文摘要
本发明公开了一种双核钌络合物染料，其具有更高吸收系数并且即使在更长的波长区域内仍显示出光吸收能力，且其可以提供可以在宽波长区域内实施太阳光到电的转化并具有高光电转换效率的光电转换元件和光化学电池。本发明还公开了一种双核钌络合物染料，其可以提供具有高耐用性的光电转换元件和光化学电池。
文档编号H01M14/00GK102884137SQ201180022339
公开日2013年1月16日 申请日期2011年3月15日 优先权日2010年3月16日
发明者垣田一成, 岩佐贵文, 角田刚久, 白井昌志, 古谷敏男, 西野繁荣, 岛秀好 申请人:宇部兴产株式会社