[發(fā)明專利]無硫氰酸根配基的光敏劑及敏化染料太陽能電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010206893.7
• 申請日: 2010-06-08
• 公開（公告）號: CN102277007A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 季昀;陳凱倫;許惠筑;吳冠霖
• 申請（專利權(quán)）人: 國立清華大學(xué)
• 主分類號: C09B57/10
• 分類號: C09B57/10;H01G9/20;H01M14/00;H01L51/42
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 任永武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種光敏劑及其敏化染料太陽能電池，特別是一種具備較佳光電轉(zhuǎn)換效率的光敏劑及其敏化染料太陽能電池。

背景技術(shù)

由于石化燃料為一次性能源，其不僅有耗竭的可能，且使用石化燃料所排放的廢氣亦造成空氣污染，甚至是造成地球暖化的元兇之一。因此，尋求替代能源以降低對石化燃料的依賴是目前刻不容緩的課題。在綠色能源的發(fā)展上，太陽能的來源最為干凈、豐沛，且無需挖采、精制，因此太陽能成為新能源開發(fā)利用中最活躍的領(lǐng)域。

敏化染料太陽能電池(dye-sensitized?solar?cell，DSSC)的工藝簡單，且制造成本較現(xiàn)有的硅基材料太陽能電池低廉，因此，敏化染料太陽能電池被視為繼硅基材料太陽能電池之后最具潛力的太陽能電池之一。由于光敏染料性質(zhì)的優(yōu)劣直接影響敏化染料太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，因此光敏染料即成為敏化染料太陽能電池的研究重點之一。

目前使用較為廣泛的光敏染料為N719染料，其具備式(I)所示的結(jié)構(gòu)。然而，N719染料的吸收光譜范圍與太陽光譜的匹配度不佳，其對于波長600nm以后的光譜響應(yīng)較差，因此無法有效利用此波段的太陽光能。此外，在現(xiàn)有的N719染料，由于硫氰酸根陰離子(NCS^-，thiocyanate)配位基的配位鍵強(qiáng)度較弱。因此，若能用其它更有效且穩(wěn)定的螯合配基或發(fā)色團(tuán)以取代硫氰酸根配位基(NCS^-)，應(yīng)可以增加敏化染料太陽電池的效率及壽命。

式(I)

綜上所述，由于光敏染料性質(zhì)的優(yōu)劣直接影響敏化染料太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，因此研發(fā)具備較佳光電轉(zhuǎn)換效率的光敏染料仍是目前極需努力的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為提供一種光敏劑，其具有二齒雜環(huán)螯合配位基以取代傳統(tǒng)的硫氰酸根配位基，以達(dá)到更佳的光電轉(zhuǎn)換效率。

依據(jù)本發(fā)明一方面提供一種光敏劑，該光敏劑包含以式(a)表示的化學(xué)式：

RuL₁L₂L₃???????????????????????式(a)

其中，Ru為釕，L₁、L₂及L₃為二齒雜環(huán)配位基，L₁具有以式(b)表示的結(jié)構(gòu)，L₂具有以式(b)、式(c)、式(d)或式(e)表示的結(jié)構(gòu)，以及L₃具有以式(c)、式(d)或式(e)表示的結(jié)構(gòu)；

式(b)

式(c)

式(d)????????????????????式(e)

其中，R1至R18各自獨立地選自氫原子(H)、鹵素(halogen)、芳基(aryl?group)、烯基(alkenyl)、具有C1-C20的烷基(C1-C20alkyl?group)、環(huán)烷基(cycloalkylgroup)、炔基(alkynyl)、氰基(cyano，CN)、氟甲烷基(trifluoromethyl，CF₃)、烷氨基(alkylamino)、胺基(amino)、烷氧基(alkoxy)、雜芳基(heteroaryl)、具有鹵素取代基的芳基(halogen?substituted?aryl?group)、具有鹵素取代基的芳烷基(halogen?substitutedaromatic?group)、具有鹵代烷基取代基的芳基(haloalkyl?substituted?aryl?group)、具有鹵代烷基取代基的芳烷基(haloalkyl?substituted?aromatic?group)及具有芳基的C1-C20烷基(aryl?substituted?C1-C20?alkyl?group)及以上的組合所組成的群組的其中之一。

本發(fā)明的另一目的為提供一種敏化染料太陽能電池，其具有更佳的光電轉(zhuǎn)換效率，并增加太陽能電池的效率及壽命。

依據(jù)本發(fā)明另一方面提供一種敏化染料太陽能電池，該敏化染料太陽能電池包含一第一電極、一第二電極以及一電解質(zhì)。第一電極包含一透明導(dǎo)電基板以及一多孔性薄膜，其中多孔性薄膜為一半導(dǎo)體材料設(shè)置于透明導(dǎo)電基板的一表面，且載有前述的光敏劑。電解質(zhì)則設(shè)置于多孔性薄膜以及第二電極之間。