금속 착물 색소, 광전 변환 소자, 색소 증감 태양 전지, 색소 용액 및 화합물

[청구항 2] 제 1 항에 있어서,상기sp2 탄소 원자가 고리를 구성하는 탄소 원자 또는 방향 고리와 공액한 에틸렌 구조에 있어서의탄소 원자인광전 변환 소자. [청구항 3] 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 원자g1 과, 상기 치환기 r 의 연결을 통해서 가장 먼 위치에 존재하는 원자를 연결하는 연결 사슬의 연결 사슬 수 (결합수) 중 최대의 연결 사슬 수 nr 이 상기 금속 원자 m 으로부터 상기 원자 g1 을연결하는연결 사슬의 연결 사슬 수 (결합수) 중 최소의 연결 사슬 수 nm-g1 의 1/2 배보다 많은 광전 변환 소자. [청구항 5] 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,예각이고, 또한 상기 치환기 r 이 상기 고리형의 기의 α 위치결합하는광전 변환 소자. [청구항 6] 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 금속 착물 색소가 하기 식 (i) 로 나타내는 광전 변환 소자.(식 중, m 은 ru 또는 os 를 나타내고, ld 는 하기 식 (a) 로 나타내는 2 좌 또는 3 좌의 배위자를 나타내고, la 는 하기 식 (b) 로 나타내는 3 좌의 배위자를 나타내고, x 는 단좌 배위자를 나타내고, cl 는 전하를 중화시키는 데에 카운터 이온이 필요한 경우의 카운터 이온을 나타낸다. m1 은 1 또는 2 를 나타내고, m2 는 1 을 나타내고, m3 은 0 또는 1 을 나타낸다.)[화학식 1](식 중, cy 는 고리형의 기를 나타내고, r 은 직사슬 혹은 분기의 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 시클로알콕시기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 시클로알킬티오기, 아릴티오기, 아미노기, 알킬아미노기, 시클로알킬아미노기, 아릴아미노기, 헤테로 고리 아미노기, 실릴기 또는 실릴옥시기를 나타내고, r1 은 직사슬 혹은 분기의 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 시클로알콕시기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 시클로알킬티오기, 아릴티오기, 아미노기, 알킬아미노기, 시클로알킬아미노기, 아릴아미노기, 헤테로 고리 아미노기, 실릴기, 실릴옥시기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, r2 는 치환기를 나타낸다.ar1 및 ar2 는 각각 독립적으로 아니온을 갖는 탄소 고리 방향족 기, 고립 전자쌍을 갖는 함질소 방향족 기, 또는 아니온을 갖는 함질소 방향족 기를 나타낸다.l 은 에테닐렌기, 에티닐렌기, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기를 나타낸다.n1 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타내고, n2 는 0 ∼ 4 의 정수를 나타내고, n3 은 1 또는 2 를 나타내고, r1 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타내고, r2 는 0 ∼ 2 의 정수를 나타내고, l1 은 0 또는 1 을 나타낸다.)[화학식 2](식 중, za, zb 및 zc 는 각각 독립적으로 5 혹은 6 원자 고리를 형성하는 데에 필요한 원자군을 나타낸다. 단, za, zb 및 zc 가 형성하는 고리 중 적어도 1 개는 산성기를 갖는다.q1 ∼ q3 은 각각 독립적으로 고립 전자쌍을 갖는 질소 원자, 아니온을 갖는 질소 원자 또는 아니온갖는탄소 원자를 나타낸다.d1 ∼ d4 는 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다.) [청구항 7] 제 6 항에 있어서,상기 식(a) 에 있어서, 상기 cy 가 하기 식 (a-1) 또는 (a-2) 로 나타내는 광전 변환 소자.[화학식 3](식 중, r 및 r1 은 상기 식 (a) 와 동일한 의미이다. 고리 a 및 고리 b 는 5 원자 고리 또는 6 원자 고리의 고리형의 기를 나타낸다. 단, r 및 r1 이 결합하여 고리를 형성하는 경우는 없다. r1 이 복수 존재할 때에는, 서로 결합하여, 축환되어도 된다. 여기서, 상기 기의 결합손의 원자로부터 r 이 결합하는 위치 사이에 기재되어 있는 파선은 이 부분이 단결합이어도 되고 이중 결합되는 것을의미한다.) [청구항 8] 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 식(a) 에 있어서, 상기 cy 가 상기 식 (a-1) 로나타내는광전 변환 소자. [청구항 9] 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 식(i) 에 있어서, 상기 ld 가 하기 식 (a-3) 으로 나타내는 광전 변환 소자.[화학식 4](식 중, ar1, ar2, r, r1, r2, l, l1, n1, n2, r2, 고리 a 는 상기 식 (a) 및 (a-1) 과동일한의미이다.) [청구항 10] 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 식(b) 가 하기 식 (b1) ∼ (b8) 의 어느 하나로 나타내는 광전 변환 소자.[화학식 5](식 중, q1 ∼ q3 및 d1 ∼ d4 는 상기 식 (b) 와 동일한 의미이다.zd 는 벤젠 고리, 나프탈렌 고리, 안트라센 고리, 페난트렌 고리, 피렌 고리, 페릴렌 고리, 피롤 고리, 인돌 고리, 이미다졸 고리, 벤조이미다졸 고리, 피라졸 고리, 피라진 고리, 피리미딘 고리, 벤조피리미딘 고리, 피리다진 고리, 벤조피리다진 고리, 트리아졸 고리, 벤조트리아졸 고리, 테트라졸 고리, 인다졸 고리, 트리아진 고리, 푸린 고리, 퀴놀린 고리, 이소퀴놀린 고리, 퀴나졸린 고리, 티아졸 고리, 벤조티아졸 고리, 이소티아졸 고리, 옥사졸 고리, 이소옥사졸 고리, 벤조옥사졸 고리, 푸란 고리, 벤조[b]푸란 고리, 티오펜 고리, 벤조[b]티오펜 고리, 피롤리딘 고리, 피페리딘 고리, 모르폴린 고리, 피페라진 고리, 테트라하이드로푸란 고리, 테트라하이드로피란 고리, 4h-피란 고리, 1,4-디하이드로피리딘 고리, 테트라데하이드로모르폴린 고리 또는 테트라데하이드로티오모르폴린 고리를 형성하는 데에 필요한 원자군을 나타낸다.ze ∼ zg 는 피리딘 고리 이외의 5 혹은 6 원자 고리를 형성하는 데에 필요한 원자군을 나타낸다.a 는 산성기를 나타낸다.ra 는 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기 또는 시클로알콕시기를 나타낸다. 단, 그 알킬기는 제 3 급 혹은 제 4 급 탄소 원자를 갖고, 그 알콕시기가 제 3 급 혹은 제 4 급 탄소 원자를 갖거나, 또는 그 알콕시기의 산소 원자직접 결합하는탄소 원자가 제 2 급 혹은 제 3 급 탄소 원자이다.rewg 는 전자 흡인성기를 나타낸다.rb 및 rc 는 치환기를 나타낸다.a0 은 0 ∼ 2 의 정수를 나타낸다. 단 식 (b1), 식 (b2) 의 각각에 있어서, a0 의 적어도 1 개는 1 또는 2 이다.a1 은 1 또는 2 의 정수를 나타낸다.a2 는 1 ∼ 4 의 정수를 나타내고, a3 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타내고, a4 는 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. 여기서, a2 와 a3 의 합은 1 ∼ 4 의 정수이다.단, 식 (b5) ∼ (b8) 에 있어서는, 적어도 1 개의 산성기를 갖는다.) [청구항 11] 제 10 항에 있어서,상기 식(i) 에 있어서 상기 ld 가 상기 식 (a-3) 이고, 또한 상기 la 가 상기 식인광전 변환 소자. [청구항 12] 제 10 항에 있어서,상기 식(i) 에 있어서 상기 ld 가 상기 식 (a-3) 이고, 또한 상기 la 가 상기 식인광전 변환 소자. [청구항 13] 제 10 항에 있어서,상기 식(i) 에 있어서 상기 ld 가 상기 식 (a-3) 이고, 또한 상기 la 가 상기 식인광전 변환 소자. [청구항 14] 제 10 항에 있어서,상기 식(i) 에 있어서 상기 ld 가 상기 식 (a-3) 이고, 또한 상기 la 가 상기 식하나인광전 변환 소자. [청구항 15] 제 6 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,상기ld 가 하기 식 (a-4) 로 나타내는 배위자인 광전 변환 소자.[화학식 6](식 중, r, r1, n1 및 n2 는 상기 식 (a) 와 동일한 의미이다. 고리 a 는 상기 식 (a) 및 (a-1) 과 동일한 의미이다.rd 는 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 시클로알콕시기, 알킬티오기, 시클로알킬티오기, 아미노기, 알킬아미노기, 시클로알킬아미노기, 아릴아미노기, 헤테로 고리 아미노기, 할로겐 원자, 시아노기, 알콕시카르보닐기, 시클로알콕시카르보닐기 또는 방향족성 기를 나타낸다.b1 은 0 ∼ 2 의 정수를 나타낸다. b1 이 2 일 때, 2 개서로 결합하여고리를 형성해도 된다.) [청구항 16] 제 6 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,상기ld 가 하기 식 (a-5) 로 나타내는 배위자인 광전 변환 소자.[화학식 7](식 중, r, r1, n1 및 n2 는 상기 식 (a) 와 동일한 의미이다. 고리 a 는 상기 식 (a) 및 (a-1) 과 동일한 의미이다.rd 는 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 시클로알콕시기, 알킬티오기, 시클로알킬티오기, 아미노기, 알킬아미노기, 시클로알킬아미노기, 아릴아미노기, 헤테로 고리 아미노기, 할로겐 원자, 시아노기, 알콕시카르보닐기, 시클로알콕시카르보닐기 또는 방향족성 기를 나타낸다.b1 은 0 ∼ 2 의 정수를 나타낸다. b1 이 2 일 때, 2 개서로 결합하여고리를 형성해도 된다.) [청구항 17] 제 7 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 고리a 또는 고리 b 가 티오펜 고리벤젠 고리인광전 변환 소자. [청구항 18] 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반도체 미립자에, 추가로 산성기를 1 개 이상 갖는 공흡착제담지되어 있는광전 변환 소자. [청구항 19] 제 18 항에 있어서,상기 공흡착제가 하기 식 (ca) 로 나타내는 광전 변환 소자.[화학식 8](식 중, ra1 은 산성기갖는치환기를 나타낸다. ra2 는 치환기를 나타낸다. na 는 0 이상의 정수를 나타낸다.) [청구항 20] 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 전해질 중에 함유하는 레독스계 화합물이 코발트착물인광전 변환 소자. [청구항 24] 제 23 항에 있어서,상기ld 가 하기 식 (a-3) 이고, 상기 la 가 하기 식 (b1) ∼ (b8) 의 어느 하나인 금속 착물 색소.[화학식 11](식 중, r 은 직사슬 혹은 분기의 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 시클로알콕시기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 시클로알킬티오기, 아릴티오기, 아미노기, 알킬아미노기, 시클로알킬아미노기, 아릴아미노기, 헤테로 고리 아미노기, 실릴기 또는 실릴옥시기를 나타내고, r1 은 직사슬 혹은 분기의 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 시클로알콕시기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 시클로알킬티오기, 아릴티오기, 아미노기, 알킬아미노기, 시클로알킬아미노기, 아릴아미노기, 헤테로 고리 아미노기, 실릴기, 실릴옥시기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, r2 는 치환기를 나타낸다.ar1 및 ar2 는 각각 독립적으로 아니온을 갖는 탄소 고리 방향족 기, 고립 전자쌍을 갖는 함질소 방향족 기, 또는 아니온을 갖는 함질소 방향족 기를 나타낸다.l 은 에테닐렌기, 에티닐렌기, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기를 나타낸다.l1 은 0 또는 1 을 나타내고, n1 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타내고, n2 는 0 ∼ 4 의 정수를 나타내고, r2 는 0 ∼ 2 의 정수를 나타낸다. r1 이 복수 존재하는 경우에는, 서로 결합하여 축환되어도 된다.고리 a 는 5 원자 고리 또는 6 원자 고리의 고리형의 기를 나타낸다. 단, r 및 r1 이 결합하여 고리를 형성하는 경우는 없다. 여기서, 상기 기의 결합손의 원자로부터 r 이 결합하는 위치 사이에 기재되어 있는 파선은 이 부분이 단결합이어도 되고 이중 결합이어도 되는 것을 의미한다.)[화학식 12](식 중, q1 ∼ q3 및 d1 ∼ d4 는 상기 식 (b) 와 동일한 의미이다.zd 는 벤젠 고리, 나프탈렌 고리, 안트라센 고리, 페난트렌 고리, 피렌 고리, 페릴렌 고리, 피롤 고리, 인돌 고리, 이미다졸 고리, 벤조이미다졸 고리, 피라졸 고리, 피라진 고리, 피리미딘 고리, 벤조피리미딘 고리, 피리다진 고리, 벤조피리다진 고리, 트리아졸 고리, 벤조트리아졸 고리, 테트라졸 고리, 인다졸 고리, 트리아진 고리, 푸린 고리, 퀴놀린 고리, 이소퀴놀린 고리, 퀴나졸린 고리, 티아졸 고리, 벤조티아졸 고리, 이소티아졸 고리, 옥사졸 고리, 이소옥사졸 고리, 벤조옥사졸 고리, 푸란 고리, 벤조[b]푸란 고리, 티오펜 고리, 벤조[b]티오펜 고리, 피롤리딘 고리, 피페리딘 고리, 모르폴린 고리, 피페라진 고리, 테트라하이드로푸란 고리, 테트라하이드로피란 고리, 4h-피란 고리, 1,4-디하이드로피리딘 고리, 테트라데하이드로모르폴린 고리 또는 테트라데하이드로티오모르폴린 고리를 형성하는 데에 필요한 원자군을 나타낸다.ze ∼ zg 는 피리딘 고리 이외의 5 혹은 6 원자 고리를 형성하는 데에 필요한 원자군을 나타낸다.a 는 산성기를 나타낸다.ra 는 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기 또는 시클로알콕시기를 나타낸다. 단, 그 알킬기는 제 3 급 혹은 제 4 급 탄소 원자를 갖고, 그 알콕시기가 제 3 급 혹은 제 4 급 탄소 원자를 갖거나, 또는 그 알콕시기의 산소 원자직접 결합하는탄소 원자가 제 2 급 혹은 제 3 급 탄소 원자이다.rewg 는 전자 흡인성기를 나타낸다.rb 및 rc 는 치환기를 나타낸다.a0 은 0 ∼ 2 의 정수를 나타낸다. 단 식 (b1), 식 (b2) 의 각각에 있어서, a0 의 적어도 1 개는 1 또는 2 이다.a1 은 1 또는 2 의 정수를 나타낸다.a2 는 1 ∼ 4 의 정수를 나타내고, a3 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타내고, a4 는 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. 여기서, a2 와 a3 의 합은 1 ∼ 4 의 정수이다.단, 식 (b5) ∼ (b8) 에 있어서는, 적어도 1 개의 산성기를 갖는다.) [청구항 26] 제 25 항에 있어서,유기 용매 중에, 상기 금속 착물 색소를 0.001 ∼ 0.1 질량％ 함유시키고, 물을 0.1 질량％ 이하억제하여 이루어지는색소 용액. [청구항 27] 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,상기 색소 용액이 추가로 공흡착제함유하는색소 용액. [청구항 28] 제 27 항에 있어서,상기 공흡착제가 하기 식 (ca) 로 나타내는 색소 용액.[화학식 13](식 중, ra1 은 산성기갖는치환기를 나타낸다. ra2 는 치환기를 나타낸다. na 는 0 이상의 정수를 나타낸다.) [청구항 29] 하기 식 (a-3) 으로 나타내는 화합물 [화학식 14] (식 중, r 은 직사슬 혹은 분기의 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 시클로알콕시기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 시클로알킬티오기, 아릴티오기, 아미노기, 알킬아미노기, 시클로알킬아미노기, 아릴아미노기, 헤테로 고리 아미노기, 실릴기 또는 실릴옥시기를 나타내고, r 1 은 직사슬 혹은 분기의 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 시클로알콕시기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 시클로알킬티오기, 아릴티오기, 아미노기, 알킬아미노기, 시클로알킬아미노기, 아릴아미노기, 헤테로 고리 아미노기, 실릴기, 실릴옥시기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, r 2 는 치환기를 나타낸다 ar 1 및 ar 2 는 각각 독립적으로 아니온을 갖는 탄소 고리 방향족 기, 고립 전자쌍을 갖는 함질소 방향족 기, 또는 아니온을 갖는 함질소 방향족 기를 나타낸다 l 은 에테닐렌기, 에티닐렌기, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기 를 나타낸다 l1 은 0 또는 1 을 나타내고, n1 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타내고, n2 는 0 ∼ 4 의 정수를 나타내고, r2 는 0 ∼ 2 의 정수를 나타낸다 고리 a 는 5 원자 고리 또는 6 원자 고리의 고리형의 기를 나타낸다. 단, r 및 r 1 이 결합하여 고리를 형성하는 경우는 없다. 여기서, 상기 기의 결합손의 원자로부터 r 이 결합하는 위치 사이에 기재되어 있는 파선은 이 부분이 단결합이어도 되고 이중 결합이어도 되는 것을 의미한다.) [청구항 30] 제 29 항에 있어서,상기 식(a-3) 으로 나타내는 화합물이 하기 식 (a-4') 로 나타내는 화합물인 화합물.[화학식 15](식 중, r, r1, rd, l, b1, n1, n2 및 고리 a 는 상기 식 (a-3) 과동일한의미이다.) [청구항 31] 제 29 항에 있어서,상기 식(a-3) 으로 나타내는 화합물이 하기 식 (a-5') 로 나타내는 화합물인 화합물.[화학식 16](식 중, r, r1, rd, l, b1, n1, n2 및 고리 a 는 상기 식 (a-3) 과동일한의미이다.)