本发明专利技术提供了一种二聚茚噻吩衍生物及其用途，所述的二聚茚噻吩衍生物，具有如式（１）所示的化学结构，其中，Ｇ↓［１］、Ｇ↓［２］、Ｇ↓［３］及Ｇ↓［４］各为经取代或未经取代的Ｃ↓［６］－Ｃ↓［４０］芳香族基团或Ｃ↓［１］－Ｃ↓［４０］脂肪族基团；Ａ为拉电子基团；以及Ｄ为推电子基团。本发明专利技术所述的二聚茚噻吩衍生物，可应用于染敏太阳能电池。本发明专利技术所述的二聚茚噻吩衍生物具有高的光吸收系数，可作为染敏太阳能电池的敏化染料，且因其吸收光图谱与太阳光图谱重迭性高，当应用于染敏太阳能电池时，可得高的光电转换效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于一种二聚茚噻吩衍生物，其可作为染敏太阳能电池的敏化染料。
技术介绍
随着科技与经济的快速发展，在能源的使用上也是大幅度的增加，现今使用量最大的石油、天然气、煤等原料，存量是不断的减少，而增加的需求则必须仰赖于其它新兴能源来满足，其中因太阳能较不具污染性，为目前最被看好且最重要的能源研究课题之一。至目前为止，已经有多种不同类型的太阳能电池发展出来，其中太阳能染敏电池(Dye-Sensitized SolarCell，DSSC)因具有价格低的优势而被认为最具发展潜力。 DSSC最早发展于1976年，由日本的Tsubomura团队以多孔性ZnO作为电极而得，其得到的光电转化效率为2.5％。而DSSC的光电转化效率是一直等到1991年才被瑞士的M.Gr tzel团队提升至7.17.9％，至此商业化才有了可能。瑞士的M.Gr tzel团队所发展的DSSC是将TiO2纳米结晶粒涂布于氧化铟锡(ITO)玻璃作为阳极，利用TiO2纳米粒多孔膜的孔隙结构吸附钌错化合物敏化染料(Ru-complexes，其中以N3及N719为代表)以吸收可见光，再配合镀上铂(platinum)的导电玻璃作为阴极，而电解质是利用碘离子(I-/I3-)溶液以提供电池所需的氧化-还原反应。其中N3及N719的结构可如下式所示。 如上所述，染敏太阳能电池主要包含五个部份，分别为提供电流流动通路的阴/阳电极、作为电子传输层的半导体二氧化钛(TiO2)、敏化染料层以及传输电洞的电解质。上述染敏太阳能电池的各部分的材质以及各部分的间的接口结构皆会对组件效率造成影响，其中以敏化染料层的敏化染料为影响染敏太阳能电池效率的最大关键。因此，寻找可使染敏太阳能电池达到更高效率的敏化染料分子，已成为目前发展染敏太阳能电池的重要课题的一。 敏化染料大致可分为两类，其中一类是前文所提及的含钌(Ru)金属络合物；另一类则是一般的有机分子。相较于金属络合物，有机分子具有以下优点(1)有机分子具有较大的摩尔吸收系数；(2)其结构设计上较弹性，可改变吸光范围；且(3)不含贵重金属，没有原料来源限制，成本较低也比较环保。 在1996年，Gr tzel教授最早将天然物香豆素(coumarin)为主体的敏化染料应用于DSSC，但其光电转换效率仅仅0.9％。原因可能是其吸收波段狭窄，无法充份利用太阳光谱所致。 综上所述，急需寻找到一种可有效地用于染敏太阳能电池中作为敏化染料的有机分子材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种二聚茚噻吩衍生物及其用途，它们均具有二聚茚噻吩结构的二聚茚噻吩衍生物有机分子。 为了实现上述目的本专利技术采取的技术方案是 一种具有如下式(1)结构的二聚茚噻吩衍生物 式(1) 其中G1、G2、G3及G4各为经取代或未经取代的C6-C40芳香族基团或C1-C40脂肪族基团；A为拉电子基团；以及D为推电子基团。 本专利技术还提供了一种包含所述二聚茚噻吩衍生物的染敏太阳能电池。 本专利技术的有益效果是本专利技术所述的二聚茚噻吩衍生物具有高的光吸收系数，可作为染敏太阳能电池的敏化染料，且因其吸收光图谱与太阳光图谱重迭性高，当应用于染敏太阳能电池时，可得高的光电转换效率。 附图说明 图1是根据本专利技术的式(2)有机染料分子溶于THF中的吸收光谱图。 具体实施例方式 本专利技术所述的二聚茚噻吩衍生物具有如下式(1)所示的化学结构 式(1) 其中，G1、G2、G3及G4各为经取代或未经取代的C6-C40芳香族基团或C1-C40脂肪族基团；A为拉电子基团(electron withdrawinggroup)；以及D为推电子基团(elctron donating group)。 根据本专利技术，较佳的G1、G2、G3及G4分别为经取代或未经取代的C6-C20芳香基，更佳地，G1、G2、G3及G4分别选自根据以下式(3)、式(4)、式(5)及式(6)基团所构成的群组， 式(3) 式(4) 式(5) 式(6) 其中，R1、R2、R3及R4各自为氢原子、C1-C8的烷基或C1-C8的烷氧基；以及B为CH2、NH、S、Si或O。 根据本专利技术，A的拉电子基团是选自由—COOH、—CN 及 所构成群组。 根据本专利技术，D的推电子基团是选自-N(S1)(S2)或-C6H4-N(S1)(S2)，其中S1和S2各为经取代或未经取代的C6-C20芳香基。根据本专利技术所述的一具体实施例，S1和S2是分别选自根据以下式(7)、式(8)、式(9)、式(10)及式(11)所构成的群组 式(7) 式(8) 式(9) 式(10) 式(11) 其中R5、R6、R7及R8各自为氢原子、C1-C5烷基或C1-C5烷氧基，E为CH2、NH、S、Si或O。 根据本专利技术所述的较佳具体实施例，D是选自下列所构成群组 及 根据本专利技术另一较佳具体实施例，式(1)中的G1、G2、G3及G4分别为 或 更佳为 A为 或 及D为 或 更佳为 根据本专利技术所述的一较佳具体实施例，本专利技术所述的二聚茚噻吩衍生物是如下式(2)或式(3)所示 式(2) 式(3) 其可作为染敏太阳能电池的有机染料，经吸附作用而固定于半导体氧化物(Semiconducting oxide)(如TiO2)表面上。不局限于特定理论，咸信此等有机染料分子是以二聚茚噻吩作为分子中心，形成一梯形平面分子(ladder-type)，利用噻吩(thiophene)所具有的良好电子传输特性(chargec carriermobilities)，以及固定多个共轭芳香环，提高共轭性质和电子传输特性，并通过推电子基、拉电子基及电荷转移(chargetransfer)，将电子直接注入半导体导带，另外因为吸收光谱波带较宽，具有高的光吸收系数，故能提升吸光的能力。此外，如可在分子中导入长碳链，例如苯己氧烷基(-C6H5OC6H13)，以提供分子的稳定性，且可阻碍电解质接触半导体氧化物，避免暗电流(dark current)产生，因此可进一步提升太阳能电池效率。 本专利技术所述的二聚茚噻吩衍生物可通过本专利技术所属
中具有通常知识者所公知的聚合方法获得，举例言之，上述式(2)化合物可通过包含下列步骤的方法制得 所得式(2)有机染料分子经测得的物化数据如下 IR(KBr)v 3444，2926，2855，2211，1692，1606，1579，1507，1493，1419，1177，1153，1030，824，696cm-1； 1H NMR(CD2Cl2，400MHz)δ8.30(s，1H)，7.61(s，1H)，7.58(s，1H本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有如下式（１）结构的二聚茚噻吩衍生物： ＊＊＊ 式（１） 其中Ｇ↓［１］、Ｇ↓［２］、Ｇ↓［３］及Ｇ↓［４］各为经取代或未经取代的Ｃ↓［６］－Ｃ↓［４０］芳香族基团或Ｃ↓［１］－Ｃ↓［４０］脂肪族基团；Ａ为拉电子基团；以 及Ｄ为推电子基团。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈信宏，汪根欉，林雅晏，邱仕丰，陈嘉弘，
申请(专利权)人：长兴化学工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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