[發明專利]用于染料敏化太陽能電池的染料和由其制備的太陽能電池

無效

• 申請號: 200710096444.X
• 申請日: 2007-04-17
• 公開（公告）號: CN101058677A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 李在官;李知爰;高在中;金相勛;文琇津;姜文盛;權問奭
• 申請（專利權）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: C09B57/00
• 分類號: C09B57/00;H01M14/00;H01G9/20;H01L31/04;H01L51/42
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭鴻禧;安宇宏

本申請要求于2006年4月17日在韓國知識產權局提交的第 10-2006-0034501號韓國專利申請和于2007年3月12日在韓國知識產權局提 交的第10-2007-0024193號韓國專利申請的優先權和權益，上述申請的全部內 容通過引用被包含于此。

技術領域

這些實施例涉及一種用于染料敏化太陽能電池的染料(光敏劑)和一種由 該染料制備的染料敏化太陽能電池。更具體地講，這些實施例涉及一種用于 能夠提高太陽能電池的光電效率、開路電壓的染料敏化太陽能電池的染料， 以及一種具有提高的光電效率的染料敏化太陽能電池。

背景技術

為了開發可代替傳統化石燃料的能源并解決日益逼近的能源危機，已經 進行了各種研究嘗試。具體地講，為了找到替代能源(例如風能、原子能和太 陽能)來替代將在幾十年內耗盡的石油資源，正在進行大量的研究。在這些替 代能源中，太陽能電池利用與其它能源相比是基本上無限的且對環境友好的 太陽能。自1983年首次制造出Se太陽能電池以來，太陽能電池已經備受關 注，近來Si太陽能電池已經引起研究者的注意。

然而，因為生產成本高且在提高電池效率方面存在困難，所以難以實際 利用Si太陽能電池。為了克服這個問題，研究者正在研究開發可以以低成本 制造的染料敏化太陽能電池。

與Si太陽能電池不同，染料敏化太陽能電池是主要由吸收可見射線并產 生電子-空穴對的光敏染料分子和傳輸產生的電子的過渡金屬氧化物構成的 電化學太陽能電池。在傳統的染料敏化太陽能電池中，一種是瑞士洛桑聯邦 理工大學(EPFL，the?Swiss?Federal?Institute?of?Technology，Lausanne)的Michael? Gratzel等在1991年開發的利用納米氧化鈦(即，銳鈦礦)的染料敏化太陽能電 池。

可以以低成本來制造染料敏化太陽能電池，由于它使用透明電極，所以 它的優點為可以應用于玻璃溫室或建筑物的外部玻璃墻。然而，由于光電效 率低，所以染料敏化太陽能電池在實際使用的應用方面具有局限性。

太陽能電池的光電效率與從吸收太陽光束產生的電子的量成比例。因此， 為了提高光電效率，應當增大電子的量，或者應當防止產生的和激發的電子 被用于引起電子-空穴復合。可通過增強對太陽光束的吸收或染料吸附效率來 增大產生的電子的量。

應當以納米級(nano-size)來制備氧化物半導體的顆粒，以增大每單位面積 的染料吸附效率，并應當增大鉑電極的反射率或者應當包含微米級 (micro-sized)氧化物半導體光散射劑，以增強對太陽光束的吸收。然而，由于 傳統的方法在增大太陽能電池的光電效率方面具有局限性，所以需要開發可 提高光電效率的新技術。

發明內容

一個實施例提供了一種用于具有高的開路電壓的染料敏化太陽能電池的 染料。

另一實施例提供了一種包含所述染料并從而提高了光電效率的染料敏化 太陽能電池。

根據一個實施例，用于染料敏化太陽能電池的染料具有下面的化學式1：

[化學式1]

其中，在上述化學式1中，

A和B單獨選自于由取代或未取代的芳香烴、取代或未取代的雜環組成 的組，

D選自于由取代或未取代的環烷撐、取代或未取代的亞鏈烯基、取代或 未取代的亞芳基、取代或未取代的二價雜環基團組成的組，

E是酸性官能團。

在另一實施例中，A和B單獨選自于由取代或未取代的C₅至C₂₀芳香烴、 取代或未取代的C₅至C₂₀雜環組成的組。根據一個實施例，A和B中的至少 一個是芴基。

在另一實施例中，A和B可以單獨包括選自于由羥基、鹵素、硝基、氰 基、氨基、酰基、酰氧基、羧基、磺酰基、烷基、環烷基、鹵烷基、烷基磺 酰基、烷硫基、烷氧基、烷氧基磺酰基、烷氧基羰基、芳基、芳氧基、鏈烯 基、芳烷基和雜環組合組成的組的至少一種取代基。