專利名稱：含有三烷氧基甲硅烷基的新型有機染料及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有高的光電池性能和優(yōu)異的穩(wěn)定性而用于染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cell，DSSC)、在結合團(anchoring group)含有三燒氧基甲硅烷基(trialkoxysilyl)的新型有機染料及其制造方法。
背景技術：
1991年瑞士國立洛桑高等技術學院(EPFL)的邁克爾格萊才爾(Michael Gratzel)的研究小組開發(fā)了染料敏化納米粒子氧化鈦太陽能電池后，進行了很多關于該領域的研究。染料敏化太陽能電池相比于現有的硅系太陽能電池效率高，制造成本顯著低，因此，具有能夠代替現有的非晶質硅系太陽能電池的可能性，并且，與硅系太陽能電池不同， 染料敏化太陽能電池是以能夠通過吸收可見光而生成電子-空穴(hole)對的染料分子和傳遞所生成的電子的過渡金屬氧化物作為主要組成材料的光電化學太陽能電池。作為用于染料敏化太陽能電池的染料而廣泛使用的是顯示出10%以上的高光電轉換效率的釕金屬配位化合物，但是該釕金屬配位化合物存在價格太貴并難以精制的缺點ο最近發(fā)現，在吸光效率、氧化還原反應穩(wěn)定性和分子內電荷轉移 (charge-transfer,CT)系吸收的方面表現出優(yōu)異物性的、不含有金屬的有機染料可以作為能夠代替昂貴的釕金屬配位化合物的太陽能電池用染料來使用，所以對缺少金屬的有機染料的研究正在集中進行。有機染料一般具有通過π -鍵單元連接的電子給體(electron donor) -電子受體 (electron acceptor)殘基的結構。在大部分的有機染料中，胺衍生物起到電子給體的作用，2-氰基丙烯酸或繞丹寧殘基起到電子受體的作用，這兩個部位通過次甲基單元或噻吩鏈等η-鍵體系連接。一般來說，作為電子給體的胺單元的結構變化會帶來電子特性的變化，例如獲得向藍色側位移(shift)的吸收光譜，可以通過改變η-鍵長度來調節(jié)吸收光譜和氧化還原電位(redox potential)。但是，目前已知的大部分的有機染料在可見光藍色區(qū)域具有陡而窄的吸收帶，從而導致光捕獲能力的減少，具有熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性比較低的缺點，因此，一直在努力開發(fā)具有高光電轉換效率、且長期穩(wěn)定性優(yōu)異的有機染料。

發(fā)明內容
技術問題因此，本發(fā)明的目的在于提供一種代替以往的發(fā)揮電子受體作用的2-氰基丙烯酸或繞丹寧殘基、具有高光電池性能和優(yōu)異的穩(wěn)定性、從而能夠大幅度提高太陽能電池的效率的有機染料及其制造方法。另外，本發(fā)明的目的在于提供通過含有上述染料而表現出顯著提高的光電轉換效率、Jsc (短路光電流密度，short circuit photocurrent density)和摩爾吸光系數優(yōu)異的染料增感光電轉換元件、以及效率顯著提高的太陽能電池。技術方案為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種含有由下述化學式1表示的三烷氧基甲硅烷
基的染料
權利要求
1. 一種含有三烷氧基甲硅烷基的染料，其特征在于，所述三烷氧基甲硅烷基由下述化學式1表示，化學式1
2.根據權利要求1所述的含有三烷氧基甲硅烷基的染料，其中，所述A選自由下述A-I 至A-4組成的組，
3.根據權利要求1所述的含有三烷氧基甲硅烷基的染料，其中，所述R選自由R-I至 R-9組成的組， R-I
4.根據權利要求1所述的含有三烷氧基甲硅烷基的染料，其中，所述染料是由下述化學式1-1或化學式1-2表示的化合物 化學式1-1
5.一種含有由化學式1表示的三烷氧基甲硅烷基的染料的制造方法，其特征在于，包括(1)在有機溶劑中使下述化學式2的化合物與I2反應來制造化學式3的化合物，(2)使化學式3的化合物與由下述化學式4表示的化合物反應，化學式2 R-A
6.根據權利要求5所述的含有由化學式1表示的三烷氧基甲硅烷基的染料的制造方法，其中，所述染料的制造方法根據下述反應式1-1或1-2進行，
7.一種染料增感光電轉換元件，其特征在于，含有擔載有權利要求1所述的含有三烷氧基甲硅烷基的染料的氧化物半導體微粒。
8.一種染料敏化太陽能電池，其特征在于，含有權利要求7所述的染料增感光電轉換元件作為電極。
9.根據權利要求8所述的染料敏化太陽能電池，其中，所述染料敏化太陽能電池通過以下步驟制造在導電性透明基板上涂布氧化鈦糊劑的步驟；將涂布有糊劑的基板進行燒成而形成氧化鈦薄膜的步驟；將形成有氧化鈦薄膜的基板浸漬在溶解有由化學式1表示的染料的混合溶液中，形成吸附有染料的氧化鈦膜電極的步驟；在其上部設置形成有對電極的第2玻璃基板的步驟；形成貫通第2玻璃基板和對電極的孔的步驟；在所述對電極和所述吸附有染料的氧化鈦膜電極之間設置熱塑性高分子膜，并實施熱壓工序，從而使所述對電極和氧化鈦膜電極接合的步驟；通過所述孔向對電極和氧化鈦膜電極之間的熱塑性高分子膜注入電解質的步驟；以及用所述熱塑性高分子進行密封的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含有三烷氧基甲硅烷基的新型有機染料及其制造方法，本發(fā)明的染料化合物具有比以往的染料更高的光電池性能和優(yōu)異的穩(wěn)定性，從而用于染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cell，DSSC)，能夠大幅度提高電池的效率。
文檔編號C09B59/00GK102245711SQ200980149357
公開日2011年11月16日 申請日期2009年12月7日 優(yōu)先權日2008年12月9日
發(fā)明者李鐘燦, 金點鐘, 高在中 申請人:株式會社東進世美肯, 高麗大學校產學協力團