專利名稱：色素、使用其的光電轉(zhuǎn)換元件、光電化學電池、及色素的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種色素、通過色素而敏化的光電轉(zhuǎn)換元件、及使用其的光電化學電池(色素敏化型太陽能電池)。另外，本發(fā)明涉及色素的制造方法。
背景技術：
光電轉(zhuǎn)換元件在各種光傳感器、復印機、太陽能電池等中使用。在該光電轉(zhuǎn)換元件中使用了金屬的方式、使用了半導體的方式、使用有機顏料或色素的方式、或者組合這些的方式等各種方式正被實用化。其中，利用非枯竭性的太陽能源的太陽能電池不需要燃料，作為無盡的綠色能源，其真正的實用化被大大期待。這一點，硅系太陽能電池由于很久以來一直被研究開發(fā)，所以也作為各國的政策性考慮即正在進行硅系太陽能電池的普及。但是，硅是無機材料，生產(chǎn)能力(throughput)及分子修飾自然受到限制。作為解決如上所述的問題的下一代的技術，正集中精力進行色素敏化型太陽能電池的研究。尤其是瑞士的Lausanne工科大學的Greatzel等開發(fā)了使在多孔氧化鈦薄膜的表面含有釕絡合物的色素固定而成的色素敏化型太陽能電池，并實現(xiàn)普通的非晶硅的轉(zhuǎn)換效率，由此一下子受到世界的研究者的矚目。專利文獻1 3中公開了應用該技術的、使用利用色素敏化而成的半導體微粒的色素敏化光電轉(zhuǎn)換元件。由此具有如下的優(yōu)點可用比較簡單的工序制造元件。但是，敏化色素中使用的釕絡合物色素是極其昂貴的。另外，釕在供給性方面存在擔憂，作為支撐下一代的綠色能源的技術在真正的應對方面還不能說是充分的，與其是向?qū)嵱没难芯块_發(fā)， 倒不如說僅是剛剛開始。由于這樣的理由，所以期望開發(fā)利用廉價且資源制約小的有機材料進行敏化、且具有充分的轉(zhuǎn)換效率的光電轉(zhuǎn)換元件，有機色素作為敏化劑使用的產(chǎn)品被開始報道(參照專利文獻4)。專利文獻專利文獻1 美國專利第M63057號說明書專利文獻2 美國專利第5525440號說明書專利文獻3 日本特開平7-M9790號公報專利文獻4 日本特開2008-135197號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的問題在于，提供使用廉價的色素且轉(zhuǎn)換效率高的光電化學電池。本發(fā)明人等精心反復研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過使用第1技術方案 第3技術方案的色素，可以提供一種轉(zhuǎn)換效率高的光電化學電池。本發(fā)明是基于該見解而完成的。1.第1技術方案的色素第1技術方案的色素為如下的特定的色素在含有碳原子和氮原子的環(huán)狀結(jié)構的氮原子上通過單鍵或2價的連結(jié)基團鍵合酸性基團，同時該環(huán)狀結(jié)構的環(huán)外亞甲基被1個以上的酸性基團取代t
權利要求
化學式3
通式(3Α)
1. 一種色素，其特征在于， 具有下述通式(IA)表示的結(jié)構，
2.如權利要求1所述的色素，其特征在于，具有通式(IA)表示的結(jié)構的色素，具有下述通式_ (5Α)的任一個表示的結(jié)構，化學式2
通式(2Α)
3.如權利要求2所述的色素，其特征在于， 具有通式m表示的結(jié)構的色素具有下述通式(6A)表示的結(jié)構，
4.如權利要求2所述的色素，其特征在于， 具有通式(5A)表示的結(jié)構的色素如下述通式(7A)表示，
5.如權利要求1 4中任一項所述的色素，其特征在于，所述Yia及Y2a的酸性基團為羧酸基。
6.一種色素的制造方法，其特征在于，其包括如下的工序通過在過渡金屬催化劑的存在下，對下述通式(M)表示的化合物中用下述通式(9A) 的取代基表示的、Z1A、Z2A、Z3a的至少1個進行脫保護，由此得到具有所述通式(IA)表示的結(jié)構的色素，
7.一種光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，受光電極含有能被權利要求1 5中任一項所述的色素敏化的半導體微粒。
8.一種光電化學電池，其特征在于，其具備權利要求7所述的光電轉(zhuǎn)換元件。
9.一種色素，其特征在于， 具有下述通式(IB)表示的結(jié)構，
10.如權利要求9所述的色素，其特征在于， 所述通式(IB)表示的色素具有下述通式OB)表示的結(jié)構，化學式11
通式(2B)
11.如權利要求9或10所述的色素，其特征在于，具有所述通式(IB)或通式QB)表示的結(jié)構的色素，如下述通式GB)表示，
12.如權利要求9或10所述的色素，其特征在于，具有所述通式(IB)或通式QB)表示的結(jié)構的色素，如下述通式(5B)表示，化學式13
通式(4B)化學式14
13.如權利要求9或10所述的色素，其特征在于， 具有所述通式(IB)或QB)表示的結(jié)構的色素，如下述通式(6B)表示，化學式15通式(6B)中，Rib R3B、R5B、R6B、R8B Rub分別與通式(2B)及通式(3B)中的Rib R3B、 r5B、r6B、r8B Rl3B 同義。
14.如權利要求10 13中任一項所述的色素，其特征在于， R12b如下述通式(7B)或通式(8B)表示，環(huán)基團。通式(6B)
15.如權利要求14所述的色素，其特征在于， 所述通式(7B)如下述通式(IOB)表示，化學式19
通式(IOB)
16.如權利要求10 13中任一項所述的色素，其特征在于， 所述R12b如下述通式(IlB)表示，
17.如權利要求10 13中任一項所述的色素，其特征在于， 所述R12b如下述通式(12B)表示，化學式21
通式(12B)
18.—種光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，受光電極含有能被權利要求9 17中任一項所述的色素敏化的半導體微粒。
19.如權利要求18所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于， 在受光電極和對電極之間具有絕緣性的多孔體。
20.一種光電化學電池，其特征在于，其具備權利要求18或19所述的光電轉(zhuǎn)換元件。
21.一種色素，其特征在于，分子內(nèi)具有下述通式(IC)表示的結(jié)構，
22.如權利要求21所述的色素，其特征在于， 所述通式(IC)表示的色素如下述通式OC)表示，化學式23
23.如權利要求22所述的色素，其特征在于，所述通式OC)中，X為與苯環(huán)連結(jié)而形成含氮七元環(huán)的非金屬原子。
24.如權利要求21 23中任一項所述的色素，其特征在于， Bie如下述通式(3C)或通式GC)表示，
25.如權利要求M所述的色素，其特征在于，所述通式(3C)表示的色素如下述通式(6C)表示，化學式27
通式(6C)
26.如權利要求21 23中任一項所述的色素，其特征在于， 所述Bie如下述通式(7C)表示，化學式28通式(7C)
27.如權利要求21 23中任一項所述的色素，其特征在于， 所述Bie為下述通式(8C)，化學式四
通式(8C)
28.一種光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，受光電極含有能被權利要求21 27中任一項所述的色素敏化的半導體微粒。
29.如權利要求觀所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于， 在受光電極和對電極之間具有絕緣性的多孔體。
30.如權利要求觀或四所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其中， 在電解液中包含Y-丁內(nèi)酯。
31.一種光電化學電池，其使用了權利要求觀 30中任一項所述的光電轉(zhuǎn)換元件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有下述通式(1A)表示的結(jié)構的色素。[通式(1A)中，A表示用于與碳-氮鍵一起形成環(huán)所需要的原子組。Y1A和Y2A的至少任意一者表示酸性基團，在兩者都表示酸性基團時，可以彼此相同也可以不同，在僅一者表示酸性基團時，另一者表示吸電子基團。D表示色素殘基，n表示1以上的整數(shù)。L表示單鍵或2價的連結(jié)基團。Y3A表示酸性基團]。
文檔編號H01M14/00GK102265453SQ20098015259
公開日2011年11月30日 申請日期2009年10月29日 優(yōu)先權日2008年10月29日
發(fā)明者佐藤寬敬, 小林克, 木村桂三, 薄達也, 谷征夫 申請人:富士膠片株式會社