專利名稱：色素增感型光電轉換裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及色素增感型光電轉換裝置。
本申請是以在日本2002年7月2日申請的日本專利申請?zhí)?002-193154為基礎主張優(yōu)先權的申請，該申請通過參照在本申請中被引用。
背景技術：
以往，作為化石燃料的替代能源，開發(fā)了各種利用太陽光的太陽能電池。以往，應用最廣泛的、市場上銷售最多的太陽能電池是使用了硅的電池。使用硅的太陽能電池可大致分為使用單晶硅或多晶硅的結晶硅系太陽能電池及非晶(非晶態(tài))硅系太陽能電池。
尤其是對于太陽能電池而言，大多使用單晶硅或多晶硅。
這些結晶硅系太陽能電池的轉換效率比非晶硅高，該轉換效率表現出將光(太陽光)能轉換成電能的性能。但是，由于晶體的成長需要許多能和時間，所以生產率低，在成本方面是不利的。
而且，非晶硅系太陽能電池的轉換效率雖比結晶硅系太陽能電池低，但具有光吸收性比結晶硅系太陽能電池高、基板選擇范圍廣、大面積化容易等特征。其生產率雖比結晶硅系太陽能電池高，但必需真空處理，能量負荷仍然較大。
由于這些太陽能電池使用鎵、砷、硅烷氣體等毒性高的材料，所以存在環(huán)境污染方面的問題。
作為解決前述問題的手段，長期研究了使用有機材料的太陽能電池，但大多光電轉換效率低，只有1％左右，未達到實用化的程度。
其中，Nature Vol.353，p737，1991年發(fā)表的色素增感型太陽能電池由于目前為止能夠顯現高達10％的光電轉換效率，而且，被認為能夠廉價制造，因此引人注目。
到目前為止，這種色素增感型太陽能電池，除了釕聯(lián)吡啶(rutheniumbipyridine)絡合物外，提出用葉綠素衍生物、卟啉的鋅絡合物等作為色素的提案(參照日本專利特開2002-63949號公報)。這些色素的光電轉換特性低，因此在實際用于太陽能電池時不能夠滿足要求。
作為這些色素的光電轉換特性低的原因，可列舉在色素的可見光區(qū)域的吸收低這一原因。卟啉鋅的單體、葉綠素衍生物、釕聯(lián)吡啶絡合物等已知色素在可見光區(qū)域的吸光度小。近年來，由大須賀等開發(fā)了在可見光區(qū)域具有較大吸收的穩(wěn)定的色素(參照Science Vol.293，p79，2001年、日本專利特開2001-294591號公報，特開2002-53578號公報)。
上述以往的色素增感型太陽能電池，在占太陽光能的大半的可見光區(qū)域(400～800nm)的增感效果低，穩(wěn)定性方面也存在問題，因此很難實用化。
發(fā)明的揭示本發(fā)明的目的在于提供新的色素增感型光電轉換裝置，它能夠解決前述以往的色素增感型太陽能電池中存在的問題。
本發(fā)明的另一個目的在于提供具有高光電轉換效率、廉價、耐久性優(yōu)良的色素增感型光電轉換裝置。
本發(fā)明的色素增感型光源轉換裝置在對置電極間設置了半導體層和電解質層，半導體層負載有以下列通式(1)表示的含有酸性基的卟啉聚合物為基體骨架的增感色素，通式(1) 在前述通式(1)中，R1～R18可以相同也可以不同，表示氫原子或任意的取代基，但R1～R18中的至少一個是酸性取代基。
本發(fā)明的另一色素增感型光源轉換裝置在對置電極間設置了半導體層和電解質層，半導體層負載有以下列通式(2)表示的含有酸性基的卟啉聚合物為基體骨架的增感色素，通式(2) 在前述通式(2)中，R1～R18可以相同也可以不同，表示氫原子或任意的取代基，但R1～R18中的至少一個是酸性取代基，此外，以M表示的金屬群為任意的金屬種類。
本發(fā)明的另一色素增感型光源轉換裝置在對置電極間設置了半導體層和電解質層，半導體層負載有以下列通式(3)表示的含有酸性基的卟啉聚合物為基體骨架的增感色素，通式(3) 在前述通式(3)中，R1～R24可以相同也可以不同，表示氫原子或任意的取代基，但R1～R24中的至少一個是酸性取代基，此外，n表示1以上的整數。
本發(fā)明的另一色素增感型光源轉換裝置在對置電極間設置了半導體層和電解質層，半導體層負載有以下列通式(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物為基體骨架的增感色素，通式(4) 在前述通式(4)中，R1～R24可以相同也可以不同，表示氫原子或任意的取代基，但R1～R24中的至少一個是酸性取代基，此外，以M表示的金屬群為任意的金屬種類，n表示1以上的整數。
采用本發(fā)明的色素增感型光電轉換裝置，由于半導體層負載有以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物為基體骨架(以下，記為含有酸性基的卟啉聚合物形成)的增感色素，所以在可見光區(qū)域(400～800nm)有非常大的光吸收帶，尤其是能夠使從太陽光能直接轉換成電能時的轉換效率飛躍性地提高。
而且，以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物形成的增感色素是合成容易、廉價且安全的材料，因此有生產率高的優(yōu)點。
此外，以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物形成的增感色素能夠通過其酸性基與半導體表面形成牢固的結合狀態(tài)，因此，色素增感型光電轉換裝置是耐久性優(yōu)良的裝置。
本發(fā)明的其它目的、采用本發(fā)明得到的具體優(yōu)點，通過以下參照


的實施方式的說明會更加明確。
附圖的簡單說明圖1是表示本發(fā)明的色素增感型太陽能電池的簡單剖面圖。
實施發(fā)明的最佳方式以下，具體說明本發(fā)明的色素增感型光源轉換裝置。作為本發(fā)明的色素增感型光源轉換裝置所使用的酸性取代基，可列舉羧基、磺酸基、羥基、4-羧苯基等。
較好的是前述的通式(1)或(2)的R1～R18或前述通式(3)或(4)的R1～R24為氫原子、鹵素原子、巰基、氨基、硝基、氰基、羧基、磺酸基、羥基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳氧基、取代或未取代的烷硫基、取代或未取代的芳硫基、取代或未取代的烷基氨基、取代或未取代的芳基氨基、取代或未取代的羧酸酯基、取代或未取代的羧酰胺基、取代或未取代的磺酸酯基、取代或未取代的磺酰胺基、取代或未取代的羰基、取代或未取代的甲硅烷基、取代或未取代的甲硅烷氧基等取代基，R1～R18中的至少1個或R1～R24中的至少1個為羧基、磺酸基、羥基、4-羧苯基等酸性取代基。
在本發(fā)明的包含色素增感型太陽能電池的色素增感型光電轉換裝置中，半導體層最好由氧化物半導體構成。
這里，在通式(1)、(2)、(3)或(4)中，以R1～R18或R1～R24表示的取代基中的至少1個為酸性取代基，例如羧基、磺酸基、羥基、4-羧苯基，因此，即使半導體層由氧化物半導體構成，吸附性能也優(yōu)異，對于形成氧化物半導體與增感色素的復合體是有利的。特別理想的是前述例示的酸性取代基中包含羧基、4-羧苯基。
在前述的通式(3)或(4)中，n是1以上的整數，但上限為2更好。尤其是通過將n定在前述范圍內，可見光部的吸收波長不移向長波長側，能夠維持可見光區(qū)域的吸收效率。
在通式(2)或(4)中，作為以M表示的金屬群(中心金屬)，可列舉選自Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Th、U、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Cd、Hg、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb及Bi的1種或2種或2種以上的金屬種類。即，以M表示的金屬群除了全部是一種金屬外，也可以是相互不同的2種金屬或2種以上的金屬。尤其理想的是以M表示的金屬群為前述金屬群中的Zn、Ni、Cu、Pd、Mg。
另外，本發(fā)明使用的增感色素是以在一維方向卟啉衍生物相結合的構造(一維的平面型卟啉聚合物)為基體骨架的，但也可以是根據該增感色素的形態(tài)能夠容易地想到的形態(tài)，例如，也可以在基體骨架上再形成與前述同樣的卟啉衍生物于二維方向上結合的二維構造等。
半導體層也可以是負載有以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物的至少2種形成的增感色素的半導體層，或者也可以是負載有以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物的至少1種形成的增感色素和釕聯(lián)吡啶絡合物、葉綠素衍生物、卟啉的鋅絡合物等其它增感色素的半導體層。
本發(fā)明的色素增感型光電轉換裝置，在具備透明導電膜的透明基板與成為前述透明基板的配極的導電性基板之間設置了半導體層和前述電解質層，能夠通過光電轉換在透明導電膜與導電性基板之間產生電能。
本發(fā)明的色素增感型光源轉換裝置最好是例如作為色素增感型太陽能電池的構成。參照圖1說明本發(fā)明作為色素增感型太陽電池使用的例子。
圖1所示的本發(fā)明的色素增感型太陽能電池1中，在具備透明導電膜3的透明基板2與具有成為透明基板2的配極的導電膜6的基板5之間設置了半導體層4和電解質層7。用外殼8保護這些部件。半導體層4例如由氧化物半導體構成，并且負載有以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物形成的增感色素。透明導電膜3和導電膜6用導線連接，構成帶安倍計10的電流電路9。
以下，對于該色素增感型太陽能電池1的工作機理進行說明。
如果太陽光L入射到具有透明導電膜3的透明基板2側，則該光能激活半導體層4中的以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物形成的增感色素，產生電子。如上所述，透明導電膜3與導電膜6是由電流電路9連接的，所以電子通過半導體層4中的半導體流入透明導電膜3。由此，能夠從透明導電膜3與導電膜6之間輸出電能。
色素增感型太陽能電池1，因為半導體層4負載有以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物形成的增感色素，所以在可見光區(qū)域(400～800nm)有非常大的光吸收帶，能夠使從太陽光能直接轉換成電能的轉換效率飛躍性地提高。
以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物形成的增感色素，因為合成容易、是廉價且安全的材料，因而具有生產率高的優(yōu)點。
以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物形成的增感色素，因為能夠通過其酸性基與氧化物半導體表面形成牢固的結合狀態(tài)，因此耐久性優(yōu)良。
氧化物半導體能夠任意使用公知的氧化物，可列舉Ti、Zn、Nb、Zr、Sn、Y、La、Ta等的金屬氧化物，SrTiO3、CaTiO3等鈣鈦礦系氧化物等。
對由氧化物半導體等構成的半導體層(也稱為半導體電極)的形狀沒有特別的限制，可以是膜狀、板狀、柱狀、圓筒狀等各種形狀。
作為具有透明導電膜的透明基板，采用在玻璃、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等塑料基板等耐熱基板上形成氧化銦、氧化錫、氧化錫銦等薄膜的基板，或者采用含氟的導電性玻璃基板等。對該透明導電體基板的厚度沒有特別限制，通常是0.3～5mm左右。
由氧化物半導體構成的半導體層，必需通過半導體粒子的燒結等形成多孔質，例如，以公知的方法(「色素增感型太陽能電池的最新技術」(CMC))為參考，將異丙醇鈦溶解在硝酸溶液中，進行水熱反應，調制穩(wěn)定的氧化鈦膠體溶液，將該溶液與作為粘接劑的聚環(huán)氧乙烷(PEO)混合，用行星球磨機均化后，將該混合物通過絲網印刷涂布在例如含氟導電性玻璃基板(薄板電阻30Ω/口)，然后在450℃煅燒而制得半導體層。
為了使以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物中的至少1種增感色素負載于多孔質半導體層，例如，將該色素溶解在二甲基甲酰胺等適當的溶劑中，將多孔質半導體層浸漬在該溶液中，使增感色素充分地浸滲入多孔質半導體層的細孔中，放置到充分吸附后，將其取出按照需要進行洗凈后干燥。
作為配極，可任意使用鋁、銀、錫、銦等作為以往的太陽能電池中的配極的眾所公知的電極，更好的是具有促進I3-離子等氧化型氧化還原離子的還原反應的催化能的鉑、銠、釕、氧化釕、碳等。這些金屬膜最好是在導電材料表面通過物理蒸鍍或化學蒸鍍而形成。
介插于兩電極之間的電解質能夠從以往作為太陽能電池的電解質使用的電解質中任意選用。這些電解質例如有使碘和碘化鉀溶解于25重量％聚碳酸亞丙酯與75重量％碳酸亞乙酯的混合溶劑中的電解質。
上述構造的色素增感型太陽能電池等色素增感型光電轉換裝置，其兩電極間用導線連接形成電流電路，如果從透明導電膜側照射模擬太陽光(AM(AirMass)1.5、100mW/cm2)，則能夠以13.2％以上的高光電轉換效率發(fā)電。該光電轉換效率受膜厚、半導體層的狀態(tài)、色素的吸附狀態(tài)、電解質的種類等左右，因此，通過選擇這些最佳條件能夠進一步提高光電轉換效率。
以下，對本發(fā)明的具體實施例進行說明，但本發(fā)明不限定于這些實施例。
合成例1使用50ml的茄形燒瓶，使中-中(meso-meso)結合的Zn(II)-二卟啉化合物(18mg、8mmol)溶解于30ml的甲苯中。加入作為氧化劑的2，3-二氯-5，6-二氰基-1，4-苯醌(以下稱為DDQ9mg、40mmol)和三氟甲磺酸鈧(以下，稱為Sc(OTf)320mg、40mmol)，將該混合溶液回流1小時。用甲烷及四氫呋喃(THF)將該混合液稀釋。用旋轉蒸發(fā)器將溶劑除去，使生成物溶于THF中通過氧化鋁柱。然后，用苯/乙腈重結晶，兩個卟啉環(huán)通過用中位的碳結合的中-中(meso-meso)結合以及與該中-中(meso-meso)結合鄰接的β位的碳結合的2個β-β結合共3個結合進行結合，得到平面型卟啉二聚物(12.9mg、收率86％)。
檢查該化合物的1H-NMR譜、UV-Vis譜、MALDI-TOF MAS譜，確認它是通式(2)中的R1、R4、R10、R13為4-羧苯基、其它為氫原子、M表示Zn的平面型金屬卟啉二聚物。以下，將以上得到的平面型金屬(鋅)卟啉二聚物稱為化合物(A)。
合成例2將以上得到的平面型鋅卟啉二聚物(化合物(A))用濃硫酸和三氟乙酸進行脫金屬化處理，能夠得到金屬游離的平面型卟啉二聚物。
檢查該化合物的1H-NMR譜、UV-Vis譜、MALDI-TOF MAS譜，確認它是通式(1)中的R1、R4、R10、R13為4-羧苯基、其它為氫原子的平面型卟啉二聚物。以下，將以上得到的平面型卟啉二聚物稱為化合物(B)。
合成例3使用50ml的茄形燒瓶，將中-中結合的Zn(II)-六卟啉化合物(30mg、4.7mmol)溶解于50ml的甲苯中。加入氧化劑DDQ(27mg、120mmol)和Sc(OTf)3(60mg、120mmol)，將該混合溶液回流2小時。用甲烷及THF將該混合物稀釋。用旋轉蒸發(fā)器將溶劑除去，使生成物溶于THF中通過氧化鋁柱。之后用苯/乙腈進行重結晶，六個卟啉環(huán)通過用中位的碳結合的中-中結合以及與該中-中結合鄰接的β位的碳結合的2個β-β結合共3個結合進行結合，得到平面型卟啉六聚物(18.5mg、收率62％)。
檢查該化合物的1H-NMR譜、UV-Vis譜、MALDI-TOF MAS譜，確認它是通式(4)中的R1、R4、R10、R13、R16、R22、R24為4-羧苯基、其它為氫原子、M表示Zn、n＝4的平面型金屬卟啉六聚物。以下，將以上得到的平面型金屬(鋅)卟啉六聚物稱為化合物(C)。
合成例4將以上得到的平面型鋅卟啉六聚物(化合物(C))用濃硫酸和三氟乙酸進行脫金屬化處理，能夠得到金屬游離的平面型卟啉六聚物。
檢查該化合物的1H-NMR譜、UV-Vis譜、MALDI-TOF MAS譜，確認它是通式(3)中的R1、R4、R10、R13、R16、R22、R24為4-羧苯基、其它為氫原子、n＝4的平面型卟啉六聚物。以下，將以上得到的平面型卟啉六聚物稱為化合物(D)。
實施例1TiO2漿料的制作是以參考「色素增感型太陽能電池的最新技術」(CMC)進行的。將125ml的異丙醇鈦在室溫下邊攪拌邊慢慢地滴入750ml的0.1M硝酸溶液中。滴加結束后移入80℃的恒溫箱中，攪拌8小時得到白濁半透明的膠態(tài)溶液。將該膠態(tài)溶液放置冷卻到室溫，用玻璃過濾器過濾后量取700ml。將得到的膠態(tài)溶液移入高壓釜，在220℃進行12小時的水熱處理后，利用1小時超聲波處理進行分散處理。接著，將該溶液在40℃用蒸發(fā)器進行濃縮，使TiO2含量達到11重量％。將分子量為50萬的PEO(聚環(huán)氧乙烷)添加入該濃縮的溶液中，用行星球研磨機混合均勻，得到增粘的TiO2漿料。
將以上得到的TiO2漿料通過絲網印刷法涂布在含氟導電性玻璃基板(薄板電阻30Ω/口)上，涂敷成0.2cm×0.2cm大小后，在450℃保持30分鐘，將TiO2在導電性基板上進行燒結，形成多孔質的氧化鈦膜。
將前述合成例1中得到的平面型鋅卟啉二聚物(化合物(A))、合成例2中得到的平面型卟啉二聚物(化合物(B))、合成例3中得到的平面型鋅卟啉六聚物(化合物(C))、合成例4中得到的平面型卟啉六聚物(化合物(D))分別以5×10-4M溶解于二甲基甲酰胺中，調制出溶液。然后，將前述多孔質氧化鈦膜浸入該溶液中，在80℃放置12小時后，在氬氣氛中用甲醇洗凈，干燥。
作為配極，采用在帶ITO(氧化錫銦(Indium Tin Oxide)銦氧化物中摻雜了錫的透明導電性氧化物)的基板上通過濺射法形成了厚10μm的鉑膜的電極，作為電解質，采用將0.38g碘與2.49g碘化鉀的混合物溶解于25重量％碳酸亞丙酯與75重量％碳酸亞乙酯的混合物30g中而形成的電解質，制得如圖1所示構造的太陽能電池。
作為使以上制得的太陽能電池工作的光源，采用模擬太陽光(AM1.5、100mW/cm2)。測定將以上得到的化合物(A)～(D)作為增感色素使用的各太陽能電池的性能，其結果列在表1中。另外，作為比較例，分別制作了將化合物(A)～(D)中不含有酸性基(4-羧苯基)的化合物及含有酸性基、但為單體的卟啉化合物(5，10，15，20-四-(4-羧苯基)卟啉化合物)與前述同樣作為增感色素使用的太陽能電池，這些太陽能電池的性能也一起列于表1。
另外，在表1中，所謂短路電流是指使對置電極間短路而測定的電流，所謂開路電壓是指對置電極間斷開而產生的電壓。此外，光電轉換效率用下式(1)表示。
式(1)轉換效率(％)＝(輸出電能/入射的太陽光能)×100
表1

從以上說明可看出，本發(fā)明的色素增感型太陽能電池，由于半導體層負載有以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的平面型卟啉聚合物形成的增感色素，與使用不含有酸性基的化合物的情況及使用單體的情況相比，在可見光區(qū)域(400～800nm)有非常大的光吸收帶，能夠使從太陽光能直接轉換成電能的轉換效率飛躍性地提高。
而且，以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的平面型卟啉聚合物形成的增感色素是安全、能夠廉價合成的材料，容易得到、生產率高，而且，能夠與半導體表面形成牢固的結合狀態(tài)，因此，色素增感型太陽能電池的耐久性優(yōu)良。
以上通過實施方式和實施例對本發(fā)明進行了說明，但上述例子可根據本發(fā)明的技術思想作各種變形。
例如，在上述例子中，例示了半導體層負載有以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物形成的增感色素的情況，但半導體層也可以是負載有以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物中的至少2種形成的增感色素的半導體層，或者也可以是負載有以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物中的至少1種形成的增感色素以及釕聯(lián)吡啶絡合物、葉綠素衍生物、卟啉的鋅絡合物等其它的增感色素的半導體層。
而且，以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物從該增感色素的形態(tài)能夠很容易地想到其它形態(tài)，例如二維構造等。
色素增感型光電轉換裝置的形態(tài)、構造、使用的材料等不限定于前述的實施例，在不脫離權利要求書及其主要意思的前提下可以適當地選擇，也可進行各種變化、替換或者其它同等的處理，這對本領域普通技術人員來講是不言而喻的。
產業(yè)上利用的可能性采用本發(fā)明的色素增感型光電轉換裝置，由于半導體層負載有以前述通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物形成的增感色素，因此，在可見光區(qū)域(400～800nm)有非常大的光吸收帶，尤其是能夠使從太陽光能直接轉換成電能時的轉換效率飛躍性地提高。
以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物形成的增感色素是易于合成、且廉價安全的材料，因此有生產率高的優(yōu)點。
而且，以通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物形成的增感色素，能夠通過其酸性基與半導體表面形成牢固的結合狀態(tài)，因此，色素增感型光電轉換裝置的耐久性優(yōu)良。
權利要求
1.色素增感型光電轉換裝置，其特征在于，在對置電極間設置了半導體層和電解質層，半導體層負載有以下列通式(1)表示的含有酸性基的卟啉聚合物為基體骨架的增感色素，通式(1) 在前述通式(1)中，R1～R18可以相同也可以不同，表示氫原子或任意的取代基，但R1～R18中的至少一個是酸性取代基。
2.色素增感型光電轉換裝置，其特征在于，在對置電極間設置了半導體層和電解質層，半導體層負載有以下列通式(2)表示的含有酸性基的卟啉聚合物為基體骨架的增感色素，通式(2) 在前述通式(2)中，R1～R18可以相同也可以不同，表示氫原子或任意的取代基，但R1～R18中的至少一個是酸性取代基，此外，以M表示的金屬群為任意的金屬種類。
3.色素增感型光電轉換裝置，其特征在于，在對置電極間設置了半導體層和電解質層，半導體層負載有以下列通式(3)表示的含有酸性基的卟啉聚合物為基體骨架的增感色素，通式(3) 在前述通式(3)中，R1～R24可以相同也可以不同，表示氫原子或任意的取代基，但R1～R24中的至少一個是酸性取代基，此外，n表示1以上的整數。
4.色素增感型光電轉換裝置，其特征在于，在對置電極間設置了半導體層和電解質層，半導體層負載有以下列通式(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物為基體骨架的增感色素，通式(4) 在前述通式(4)中，R1～R24可以相同也可以不同，表示氫原子或任意的取代基，但R1～R24中的至少一個是酸性取代基，此外，以M表示的金屬群為任意的金屬種類，n表示1以上的整數。
5.如權利要求1～4中任一項所述的色素增感型光電轉換裝置，其特征還在于，前述酸性取代基為羧基、磺酸基、羥基、4-羧苯基等。
6.如權利要求1～4中任一項所述的色素增感型光電轉換裝置，其特征還在于，前述通式(1)或(2)的R1～R18或者前述通式(3)或(4)的R1～R24為氫原子、鹵素原子、巰基、氨基、硝基、氰基、羧基、磺酸基、羥基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代芳氧基、取代或未取代的烷硫基、取代或未取代的芳硫基、取代或未取代的烷基氨基、取代或未取代的芳基氨基、取代或未取代的羧酸酯基、取代或未取代的羧酰胺基、取代或未取代的磺酸酯基、取代或未取代的磺酰胺基、取代或未取代的羰基、取代或未取代的甲硅烷基、取代或未取代的甲硅烷氧基等取代基，R1～R18中的至少1個或R1～R24中的至少1個為羧基、磺酸基、羥基、4-羧苯基等酸性取代基。
7.如權利要求1或4所述的色素增感型光電轉換裝置，其特征還在于，在前述通式(2)或(4)中，以M表示的金屬群為選自Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Th、U、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Cd、Hg、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb及Bi的1種或2種以上的金屬種類。
8.如權利要求1～4中任一項所述的色素增感型光電轉換裝置，其特征還在于，前述半導體層由氧化物半導體構成。
9.如權利要求1～4中任一項所述的色素增感型光電轉換裝置，其特征還在于，前述半導體層由負載有以前述通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物中的至少2種形成的增感色素的半導體層構成。
10.如權利要求1～4中任一項所述的色素增感型光電轉換裝置，其特征還在于，前述半導體層是負載有以前述通式(1)、(2)、(3)或(4)表示的含有酸性基的卟啉聚合物中的至少1種形成的增感色素以及釕聯(lián)吡啶絡合物、葉綠素衍生物、卟啉的鋅絡合物等其它增感色素的半導體層。
11.如權利要求1～4中任一項所述的色素增感型光電轉換裝置，其特征還在于，在具備透明導電膜的透明基板與成為前述透明基板的配極的導電性基板之間設置了前述半導體層和前述電解質層，通過光電轉換在前述透明導電膜與前述導電性基板之間產生電能。
12.如權利要求11所述的色素增感型光電轉換裝置，其特征還在于，所述裝置為色素增感型太陽能電池。
全文摘要
本發(fā)明是利用太陽光進行發(fā)電的色素增感型光電轉換裝置，該裝置具備負載有以下列通式(1)表示的含有酸性基的卟啉聚合物形成的增感色素的半導體層和電解質層，在前述通式(1)中，R
文檔編號C09B47/00GK1666376SQ0381591
公開日2005年9月7日 申請日期2003年7月2日 優(yōu)先權日2002年7月2日
發(fā)明者戶木田裕一, 鈴木祐輔 申請人:索尼株式會社