[發(fā)明專利]染料化合物有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 200810091911.4 | 申請日： | 2008-04-10 |
| 公開（公告）號： | CN101555357A | 公開（公告）日： | 2009-10-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 林建村;嚴(yán)詠圣;徐英展;尹大中 | 申請（專利權(quán)）人： | 臺灣永光化學(xué)工業(yè)股份有限公司;中央研究院 |
| 主分類號： | C09B57/00 | 分類號： | C09B57/00;H01L51/46 |
| 代理公司： | 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 | 代理人： | 周長興 |
| 地址： | 臺灣省*** | 國省代碼： | 中國臺灣;71 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 染料 化合物 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是關(guān)于一種染料化合物，特別是一種適用于染料敏化太陽能電 池(Dye-Sensitized?Solar?Cell，DSSC)的染料化合物。
背景技術(shù)
隨著人類文明發(fā)展，全球面臨嚴(yán)重的能源危機(jī)及環(huán)境污染等問題。其 中，以能將太陽能直椄轉(zhuǎn)變成電能的光電太陽能電池，為解決全世界能源 危機(jī)及降低環(huán)境污染的重要方法之一。在太陽能電池中，因染料敏化太陽 能電池其制造成本低、可制成大面積、具可撓性、具透光性而可用于建筑 物上等優(yōu)異特性，逐漸成為一種極具有前景的新型太陽能電池。
近年，等人發(fā)表一系列染料敏化太陽能電池相關(guān)文獻(xiàn)(例如 O’Regan，B.；，M.Nature?1991，353，737)，顯示染料敏化太陽能電池 具有實(shí)用性。一般而言，染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)包括有陰/陽電極、納 米二氧化鈦、染料及電解質(zhì)；其中，染料對電池效率有關(guān)鍵性的影響。在 染料敏化太陽能電池中，理想的染料必須具備有可以吸收較大范圍的太陽 光譜、高摩爾吸收系數(shù)(absorption?coefficient)、高溫安定性及光安定性等 特性。
實(shí)驗(yàn)室發(fā)表了一系列的釕絡(luò)合物作為染料敏化太陽能電池中 的染料。1993年實(shí)驗(yàn)室發(fā)表使用N3染料所制備的染料敏化太陽能電 池，其效率達(dá)10.0％(AM?1.5)。N3染料的單波光光電流轉(zhuǎn)換效率(IPCE)值 在400nm～600nm范圍可達(dá)80％，而其后所開發(fā)的數(shù)百種染料絡(luò)合物，其效 能測試皆無法超越N3染料。其中，N3染料的結(jié)構(gòu)如下式(a)所示。
直至2003年實(shí)驗(yàn)室發(fā)表使用N719染料所制備的染料敏化太陽 能電池，其效率提升到10.85％(AM?1.5)。其中，N719染料的結(jié)構(gòu)如下式(b) 所示。
而后2004年同實(shí)驗(yàn)室發(fā)表使用黑染料(Black?dye)所制備的染料敏化 太陽能電池，其效率則達(dá)到11.04％(AM?1.5)。由于黑染料可強(qiáng)化紅光區(qū)和 紅外光區(qū)的光譜應(yīng)答，從而提升染料敏化電池的效能。其中，黑染料的結(jié) 構(gòu)如下式(c)所示。
除了實(shí)驗(yàn)室發(fā)表的N3染料、N719染料與黑染料等相關(guān)系列的 釕絡(luò)合物之外，其它類似的可用于染料敏化電池的染料化合物有鉑絡(luò)合 物、鋨絡(luò)合物、鐵絡(luò)合物、銅絡(luò)合物等等。但是經(jīng)過許多研究顯示，釕絡(luò) 合物的效率仍為較佳。
釕絡(luò)合物是目前所知光電轉(zhuǎn)換效率最高的光敏化染料，但是其成本高 且在大量使用后會面臨供應(yīng)不足的問題。有機(jī)敏化染料具有高摩爾吸收系 數(shù)、以及分子設(shè)計變化較大等優(yōu)點(diǎn)，故可以制造不種顏色的染料敏化太陽 能電池，而增加染料敏化太陽能電池應(yīng)用彈性，且可以因應(yīng)對象搭配不同 顏色的染料太陽能電池。最近，香豆素(Coumarin)(Hara，K.；Sayama，K.； Arakawa，H.；Ohga，Y.；Shinpo，A.；Sug，S.Chem.Commun.，2001，569)、吲哚 啉(indoline)(Horiuchi，T.；Miura，H.；Sumioka，K.；Uchida，S.J.Am.Chem. Soc.，2004，126(39)，12218)、以及部花青素(Merocyanine)(Otaka，H.；Kira， M.；Yano，K.；Ito，S.；Mitekura，H.；Kawata，T.；Matsui，F(xiàn).J. Photochem.Photobiol.A：Chem.；2004，164，67)等染料衍生物已用于制造染 料敏化太陽能電池。
由于染料敏化太陽能電池中的染料對電池效率有關(guān)鍵性的影響。因 此，尋找可以提高染料敏化太陽能電池效率的染料分子，是改善染料敏化 太陽能電池效率的重要方法之一。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種染料公合物，其適用于染料敏化太陽能電 池。由于本發(fā)明的染料化合物具有高摩爾吸收系數(shù)，使得利用本發(fā)明的染 料化合物所制作的染料敏化太陽能電池具有優(yōu)異的光電性質(zhì)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本提供的染料化合物，其結(jié)構(gòu)如下式(I)：
其中
R1為C1～C6烷基(alkyl)；
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