專利名稱：新型有機(jī)染料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cell, DSSC)的新型染料增感光電轉(zhuǎn)換元件用有機(jī)染料及其制造方法。
背景技術(shù)：
1991年瑞士國立洛桑高等技術(shù)學(xué)院(EPFL)的邁克爾格萊才爾(MichaelGratzel)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(jìn)行了很多關(guān)于該領(lǐng)域的研究。染料敏化太陽能電池相比于現(xiàn)有的硅系太陽能電池效率高，制造成本顯著低，因此，期待能夠代替現(xiàn)有的非晶質(zhì)硅系太陽能電池。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(xué)太陽能電池。以往作為染料敏化太陽能電池的染料廣泛使用的是顯示出高光電轉(zhuǎn)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(jià)格太貴的缺點(diǎn)。最近發(fā)現(xiàn)，在吸光效率、氧化還原反應(yīng)穩(wěn)定性和分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(charge-transfer,CT)系吸收的方面表現(xiàn)出優(yōu)異物性的、不含有金屬的有機(jī)染料能夠代替昂貴的釕金屬配位化合物而作為染料敏化太陽能電池用染料來使用，所以對不含有金屬的有機(jī)染料的研究正在集中進(jìn)行。有機(jī)染料一般具有通過:^ -鍵單元連接的電子給體(electron donor)-電子受體(electron acceptor)殘基的結(jié)構(gòu)。在大部分的有機(jī)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(gè)部位通過次甲基單元或噻吩鏈等鍵體系連接。一般來說，通過作為電子給體的胺單元的結(jié)構(gòu)變化，使誘導(dǎo)向藍(lán)色側(cè)位移(shift)的吸收光譜等電子特性發(fā)生變化，通過鍵長度的變化來調(diào)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(jī)染料相比于釕金屬配位化合物染料表現(xiàn)出低的轉(zhuǎn)換效率和低的驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定性，所以目前正在進(jìn)行旨在通過改變這樣的電子給體和受體的種類或鍵長度，而開發(fā)出相比于以往的有機(jī)染料具有明顯提高的摩爾吸光系數(shù)、并表現(xiàn)出高的光電轉(zhuǎn)換效率的新的染料的努力。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于提供一種相比于以往的金屬配位化合物染料顯示出更高的摩爾吸光系數(shù)和光電轉(zhuǎn)換效率，從而能夠大大提高染料敏化太陽能電池的效率的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件用有機(jī)染料。本發(fā)明的另一目的是提供上述有機(jī)染料的制造方法。本發(fā)明的又另一目的是提供通過含有上述有機(jī)染料而表現(xiàn)出明顯提高的光電轉(zhuǎn)換效率、Jsc (短路光電流密度,short circuit photocurrent density)和摩爾吸光系數(shù)優(yōu)異的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件，以及通過含有其而效率明顯提高的太陽能電池。解決課題的方法根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供由下述化學(xué)式I或2表示的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件用有機(jī)染料[化學(xué)式I]
權(quán)利要求
1.一種由下述化學(xué)式I或2表示的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件用有機(jī)染料 化學(xué)式I
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有機(jī)染料，其特征在于， A為C或N，但是A為N時(shí)，b和c為0， B為S或CR1R2,此時(shí)R1和R2各自獨(dú)立地為氫或甲基， Ar1至Ar5各自獨(dú)立地為C6-C5tl的芳基、或由烷基或烷氧基取代的C6-C5tl的芳基， a為0或I, b和c各自獨(dú)立地為0或I,但是c為I時(shí)，b必定為I, d為0或I, e為0或I,I I1 < II/ISP選白由 kS /I L_ /\ / 八>4. 八z V1! H和 /^\Cl O \.......^,I-XI組成的組中。
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3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有機(jī)染料，其特征在于，所述有機(jī)染料選自下述化學(xué)式7至122表不的化合物 化學(xué)式7
4.權(quán)利要求I所述的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件用有機(jī)染料的制造方法，包括 (1)使下述化學(xué)式3的化合物與下述化學(xué)式4的化合物進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)來制造化學(xué)式5的化合物的步驟； (2)使所述化學(xué)式5的化合物在有機(jī)溶劑中與BuLi或CF3COOH反應(yīng)來制造下述化學(xué)式6的化合物的步驟；以及 (3)使所述化學(xué)式6的化合物在CH3CN中在哌啶存在下與提供錨固基團(tuán)的化合物進(jìn)行結(jié)合反應(yīng)的步驟，
5.一種染料增感光電轉(zhuǎn)換元件，含有氧化物半導(dǎo)體微粒和擔(dān)載于所述氧化物半導(dǎo)體微粒的權(quán)利要求I所述的有機(jī)染料。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，所述有機(jī)染料是在包合物的存在下?lián)d于氧化物半導(dǎo)體微粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，所述氧化物半導(dǎo)體微粒含有二氧化鈦。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，所述氧化物半導(dǎo)體微粒具有I至500nm的平均粒徑。
9.一種染料敏化太陽能電池，其特征在于，包括權(quán)利要求5所述的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件作為電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型染料增感光電轉(zhuǎn)換元件用有機(jī)染料及其制造方法，根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)染料在染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cell，DSSC)中作為染料增感光電轉(zhuǎn)換元件而使用，顯示比以往的染料更高的摩爾吸光系數(shù)、Jsc(短路光電流密度)和光電轉(zhuǎn)換效率，從而可以大大提高太陽能電池的效率。
文檔編號C09B15/00GK102803394SQ201080027068
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者裵鎬基, 安賢哲, 李鐘燦 申請人:株式會(huì)社東進(jìn)世美肯