[发明专利]光电转换元件、染料敏化太阳能电池、色素组合物及氧化物半导体电极

说明书

本发明提供一种光电转换元件及染料敏化太阳能电池以及色素组合物及氧化物半导体电极。所述光电转换元件具有导电性支撑体、感光体层、电荷转移体层及对电极，其中，感光体层具有半导体微粒，所述半导体微粒载持有式(1)所表示的金属络合物色素和式(2)及式(3)所表示的至少1种金属络合物色素。式中，M表示金属离子。Ar¹¹～Ar¹⁴表示芳基等。L¹及L²表示亚乙烯基等。R¹¹～R¹⁴表示烷基等。n¹¹及n¹²表示0～3的整数，n¹³及n¹⁴表示0～4的整数。X表示‑NCS或‑SCN。M¹及M²表示质子、金属阳离子或非金属阳离子。

技术领域

本发明涉及一种光电转换元件、染料敏化太阳能电池、色素组合物及氧化物半导体电极。

背景技术

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

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

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

除了这些金属络合物色素以外，还研究了各种金属络合物色素。

例如，专利文献1中，作为金属络合物色素的一例，具体地记载有具有包含二苯基氨基苯乙烯基骨架的联吡啶配体和2个异硫氰酸酯基(-NCS)的色素(D-3)。并且，专利文献2中，作为金属络合物色素的一例，具体地记载有具有包含二(叔丁基苯基)氨基苯乙烯基骨架的联吡啶配体和2个异硫氰酸酯基的色素(D-1-7a)及具有包含具有3,6-二叔丁基咔唑基的苯乙烯基骨架的联吡啶配体和2个异硫氰酸酯基的色素(D-1-9a)。还记载有专利文献1及2中所记载的金属络合物色素的摩尔吸光系数较高，且显出较高的转换效率。

另外，专利文献3中具体地记载有具有包含二(甲基苯基)氨基苯乙烯基骨架的联吡啶配体和2个异硫氰酸酯基的色素(40)等。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-291534号公报

专利文献2：日本特开2013-072079号公报

专利文献3：日本特开2008-021496号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

光电转换元件及染料敏化太阳能电池的用途还扩展到与晴天时的太阳光相比照度较低的低照度环境下，例如阴天、雨天时等低照度太阳光下、或室内或使用荧光灯等照明装置的低照度环境下。因此，近年的光电转换元件及染料敏化太阳能电池在这种低照度环境下也要求电池性能的提高和稳定化。本发明中，低照度环境并没有特别限定，例如是指照度为1万勒克斯以下的环境。