[發明專利]增感染料、光電轉換用增感染料組合物、使用其的光電轉換元件及染料增感太陽能電池

有效

• 申請號: 202210132207.9
• 申請日: 2018-02-27
• 公開（公告）號: CN114752227B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 岡地誠;木村育夫;樺澤直朗
• 申請（專利權）人: 保土谷化學工業株式會社
• 主分類號: C07D265/38
• 分類號: C07D265/38;C07D221/08;C07D279/18;C09B15/00;C09B19/00;C09B21/00;C09K3/00;H01G9/20;H01G9/042
• 代理公司: 北京鉦霖知識產權代理有限公司 11722
• 代理人: 李英艷;玉昌峰

一種增感染料、光電轉換用增感染料組合物、使用其的光電轉換元件及染料增感太陽能電池。由下述通式(1)表示的增感染料是具有寬廣感光波段的新型結構的增感染料，通過將其用作光電轉換用增感染料組合物，能夠提供光電轉換效率高的光電轉換元件以及染料增感太陽能電池。式中，Ar表示芳基。R1～R4表示氫原子、鹵素原子、氰基、羥基、硝基、亞硝基、硫醇基、烷基、環烷基、烷氧基、環烷氧基、烯基、芳基或者氨基，X表示硫原子、氧原子或CR5R6。R5、R6表示烷基或者芳基。Z表示1價基。

本申請是申請日為2018年2月27日、申請號為201880011818.X、發明名稱為“增感染料、光電轉換用增感染料組合物、使用其的光電轉換元件及染料增感太陽能電池”的分案申請。

技術領域

本發明涉及增感染料、用于增感染料型的光電轉換元件的光電轉換用增感染料組合物、使用該光電轉換用增感染料組合物的光電轉換元件以及染料增感太陽能電池。

背景技術

近年，從煤炭、石油、天然氣等化石燃料產生的二氧化碳作為溫室效應氣體而引起地球變暖、地球變暖導致環境破壞，人口增加帶來世界上能量消耗的增大，由此全球規模的環境破壞逐漸發展令人擔憂。針對這種情況，正在積極研究與化石燃料不同而枯竭危險性少的可再生能源的利用。作為代替消耗化石燃料的火力發電、原子力發電而基于能夠對防止地球變暖作出貢獻的下一代主要可再生能源進行的發電方式，以太陽能光伏發電為中心的太陽能的利用其重要性逐漸升高，從手表、便攜式小型電子設備的發電及充電用，到能夠節約照明取暖費的住宅及樓房、休耕地中小規模發電設施，各種領域中的開發、應用正得到進展。

作為太陽能光伏發電手段，將太陽能轉換成電能的光電轉換元件用于太陽能電池，作為太陽能電池，主要研究有例如單晶、多晶、非晶硅類、砷化鎵、硫化鎘、硒化銦銅等化合物半導體類之類的無機類太陽能電池，目前在住宅、小規模發電設施中得到廣泛實用。但是，這種無機類太陽能電池具有制造成本高、難以確保原材料等問題。

另一方面，雖然光電轉換率、耐久性與無機類太陽能電池相比顯著低，但是也正在開發使用各種有機材料的有機薄膜太陽能電池、染料增感太陽能電池等有機類太陽能電池。有機類太陽能電池在制造成本、大面積化、輕量化、薄膜化、透光性、吸收波長的廣范圍化、柔性化、原材料確保等方面，被認為比無機類太陽能電池有利。

其中，由Gretzel等提出的染料增感太陽能電池(參照非專利文獻1)是由作為半導體由多孔氧化鈦構成的薄膜電極、為了擴大感光波段而吸附在半導體表面的釕絡合染料、以及包含碘的電解液構成的濕式太陽能電池，期待與非晶硅太陽能電池匹配的高光電轉換效率。與其它的太陽能電池相比，染料增感太陽能電池是元件結構簡單而沒有大型制造設備也能夠進行制造，因此作為下一代太陽能電池備受矚目。

作為用于染料增感太陽能電池的增感染料，從光電轉換效率這一點，釕絡合物被認為是最佳的，但是釕是貴金屬，因此在制造成本方面不利，并且當被實用化而需要大量的釕絡合物時，資源上的制約也成為問題。因此，作為增感染料，正在積極進行的是使用不含釕等貴金屬的有機染料的染料增感太陽能電池的研究。作為不含貴金屬的有機染料，公開的有香豆素類染料、花青類染料、部花青類染料、羅丹寧類染料、酞菁類染料、卟啉類染料、x噸類染料等(例如，參照專利文獻1～3)。

另外，作為用于吸附在氧化鈦等半導體顆粒表面且將在增感染料產生的激發電子有效地運輸至半導體的電子吸引部，還提出了具有茚酮結構的化合物(例如，參照專利文獻4～6)。但是，這些有機染料雖然具有廉價、吸光系數大且通過多樣性結構能夠控制吸收特性這樣的優點，但是在光電轉換效率以及經時穩定性方面，不能得到充分滿足所需特性，這是現狀。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平11-214730號公報

專利文獻2：日本特開平11-238905號公報

專利文獻3：日本特開2011-26376號公報