光敏染料制造技术

一种光敏染料，该光敏染料为一钌金属络合物，其是如式（１）所表示，式（１）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种太阳能电池材料，且特别是有关于一种可适用于染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells, DSCs)的光敏染料。
技术介绍
『能源』已成为现今人们积极发展与解决的重要课题之一，然而目前所仰 赖的石化能源除日益耗竭外，过度地使用石化能源亦带来严重的污染问题。因 此，低污染的可再生(renewable)能源的开发与运用将成为人类寻求永续发展 的唯一途径。目前，可再生能源的来源约略可分为太阳能、风力、水力、潮 汐、地热与生质能等。在诸多的能源种类中，以太阳能部分最受重视，其原因 除该类能源含量最为丰富且开发与应用较不受地形、地貌等因素的限制外，更 可以藉由适当的设备或装置将太阳能直接转换为常用的电能；其设备或装置即 为所谓的『太阳能电池』。近年，由Gr針zel与O'Regan提出一种新型态的太阳能电池，即所谓的染料 敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells; DSCs)。此种太阳能电池的电池组件 除了组件的制造成本低廉之外，组件亦具有多项优点，如良好的光电转换效率、 高透光性、组件可呈现多种色彩以及组件可具绕曲性等，因而引起业界密切的 注意。 一般而言，染料敏化太阳能电池的结构包括四部分，其分别为提供电流 流动通路的阴/阳电极、作为接受电子与传输电子的半导体材料(如二氧化钛、 氧化锌等)、以及以自组装(self-assembly)形式吸附于半导体材料表面上的染 料层、还有具有传输电洞功能的电解质。上述染料敏化太阳能电池的各部分所 使用的材料以及各部分之间的接合接口结构皆会对组件的光电转换效率产生影 响。其中，以染料层所使用的染料分子为影响染料敏化太阳能电池效率的最大 关键。因此，寻求具有更高吸光能力的染料分子并藉此染料分子使染料敏化太阳 能电池达到更高的光电转换效率，已成为目前在染料敏化太阳能电池相关领域中相当重要的开发方向之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种光敏染料，适于作为染料敏化太阳能电池的材 料，使用上述光敏染料的染料敏化太阳能电池具有较高的光电转换效率。本专利技术提出一种光敏染料，此光敏染料为一钌金属络合物，其是如式(1) 所表示 式(1)其中，Xi为式(2) (19)其中之一且X2表示氢，或者是X2与&同为表示 式(2) (19)其中之一。<formula>formula see original document page 13</formula>式(3) (19)中的Ri R4o分别独立为H、 CtH2t+1 (t=l 15)、 OCvH2v+1 (v=l 15)、 SCwH2w+1 (w=l 15)或为表示式(36) (37)其中之一。详言之，式(2) (19)中的n为0 2， m为1 4。另外，式(2) (19)中的Y,为硫(S)、甲 烯基(CH2)、铵基(N-R) (R为H或CxH2x+1 (x=l 15)其中之一)、氧(O)或硒(Se) 其中之一。值得注意的是，式(2) (19)中之Y2则可分别独立为式(20) (37)其中之一。<image>image see original document page 14</image>除此之外，式(1)中的Z,为式(38) (44)其中之一，而Z2表示氢、 或式(38) (44)其中之一。换句话说，Z2与Z,可为相同的基团。<formula>formula see original document page 15</formula>(38) (39)式(38) (44)中的A,表示氢、锂、钠、钾或四级铵盐(如式(45)所 示)或其它任何带正电荷的离子或基团。式(45)中的R 、 &4、 R65与&6分 别独立为H或CyH2y+1 (y=l 15)。<formula>formula see original document page 15</formula>R65州需要特别注意的是，当式(1)中的X2为氢、Z与Z2同为式(38)， X!为 式(2) (5)其中之一，而式(2〉 (5)中的n为0，且Y!为硫(S)时，则 式(2) (5)中其中的Y2不为式(20)、式(21)或式(22)。除上述的情况之外，当式(1)中的&与Z2同为式(38)而X!与X2同为 式(2) (5)其中之一，且式(2〉 (5)中的n为0、 Y！为硫(S)时，式(2) (5)中其中的Y2不为式(20)、式〔21)或式(22)。在本专利技术的一实施例中，上述的光敏染料的化合物结构如下列式(61卜(67)所示。<formula>formula see original document page 16</formula>a，ooc (67)式(61)中的Re" Rfis、 Rg9与R7o分别独立为H、 CEH2E+1 (E=l 6)、 OCFH2F+1 (F=l 6)、 SCGH2G+1 (G=l 15)或为表示式(36) (37)其中之一；式(62)中 的Rw、 R72、 R"与R74分别独立为H、 CAH2A+1 (A-l 15)、 OCBH2B+1 (B=l 15)、 SCDH2D+1 (D=l 15)或为表示式(36) (37)其中之一；式(63)中的R75 与R76分别独立为H、 CtH2t+1 (t=l 15)、 OCvH2v+1 (v=l 15)、 SCwH2w+1 (w=l 15)或为表示式(36) (37)其中之一；式(64) (66)中的R"、 R78、 R79、 R80、 Rsi与Rg2分别独立为SCGH2G+1 (G=l 15)或为表示式(36) (37)其中之一；式 (67)中的Rs3、 R84、 Rs5与Rs6分别独立为H、 CAH2A+1 (A=l 15)、 OCBH2B+1 (B-l 15)、 SCDH2D+1 (D=l 15)或为表示式(36) (37)其中之一；式(61) (67)中的A,分别独立表示氢、锂、钠、钾或四级铵盐(如式(45)所示)。另外， 式(45)中的R63、 Rfi4、 R65与R66分别独立为H或CyH2yw (y=l 15)。<formula>formula see original document page 17</formula>(45)在本专利技术的一实施例中，上述的光敏染料的化合物结构如下列式(68) (74) 所示。<formula>formula see original document page 18</formula>式(68) (74)中的^分别独立表示氢、锂、钠、钾或四级铵盐(如式(45) 所示)。式(45)中的&3、 R64、 R65与R66分别独立为H或CyH2yw (y=l 15)。R63I R66 ^ R64R65<45)在本专利技术的一实施例中，上述的光敏染料的化合物结构如下列式C75) C76) 所示。19<formula>formula see original本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光敏染料，适于应用到染料敏化太阳能电池上，其特征在于，该光敏染料为一钌金属络合物，其是如式（１）所表示，　式（１）　＊＊＊　其中，Ｘ↓［１］为式（２）～（１９）其中之一且Ｘ↓［２］为氢，或者是Ｘ↓［２］与Ｘ↓［１］同为 式（２）～（１９）其中之一；　＊＊＊　其中，Ｒ↓［１］～Ｒ↓［４０］分别独立为Ｈ、Ｃ↓［ｔ］Ｈ↓［２ｔ＋１］（ｔ＝１～１５）、ＯＣ↓［ｖ］Ｈ↓［２ｖ＋１］（ｖ＝１～１５）、ＳＣ↓［ｗ］Ｈ↓［２ｗ＋１］（ｗ＝１～１５）或为表示式（ ３６）～（３７）其中之一，而ｎ为０～２，ｍ为１～４，其中，Ｙ↓［１］为硫（Ｓ）、甲烯基（ＣＨ↓［２］）、铵基（Ｎ－Ｒ）（Ｒ为Ｈ或Ｃ↓［ｘ］Ｈ↓［２ｘ＋１］（ｘ＝１～１５）其中之一）、氧（Ｏ）或硒（Ｓｅ）其中之一；　其中式（２）～（１９ ）中的Ｙ↓［２］则可分别独立为式（２０）～（３７）其中之一；　Ｈ　（２０）　Ｃ↓［ｉ］Ｈ↓［２ｉ＋１］　（２１）　ＯＣ↓［ｊ］Ｈ↓［２ｊ＋１］　（２２）　ＳＣ↓［ｋ］Ｈ↓［２ｋ＋１］　（２３）　＊＊＊　其中， 于式（２１）中的ｉ＝１～１５，而于式（２２）中的ｊ＝１～１５，且于式（２３）中的ｋ＝１～１５，其中Ｒ↓［４１］、Ｒ↓［４２］、Ｒ↓［４３］、Ｒ↓［４４］、Ｒ↓［４５］、Ｒ↓［４８］、Ｒ↓［４９］、Ｒ↓［５０］、Ｒ↓［５１］、Ｒ↓［５２］、Ｒ↓［５３］、Ｒ↓［５４］、Ｒ↓［５５］、Ｒ↓［５６］、Ｒ↓［５７］与Ｒ↓［５８］分别独立为Ｈ、Ｃ↓［Ａ］Ｈ↓［２Ａ＋１］（Ａ＝１～１５）、ＯＣ↓［Ｂ］Ｈ↓［２Ｂ＋１］（Ｂ＝１～１５）、ＳＣ↓［Ｄ］Ｈ↓［２Ｄ＋１］（Ｄ＝１～１５）或为表示式（３６）～（３７）；　其中Ｒ↓［４６］与Ｒ↓［４７］分别独立为Ｈ或Ｃ↓［Ｅ］Ｈ↓［２Ｅ＋１］（Ｅ＝１～６）、或ＯＣ↓［Ｆ］Ｈ↓［２Ｆ＋１］（Ｆ＝１～６）、或ＳＣ↓［Ｇ］Ｈ↓［２Ｇ＋１］（Ｇ＝１～１５），其中，表示式（３６）与表示式（３７ ）中的Ｒ↓［５９］与Ｒ↓［６０］分别独立为Ｈ或Ｃ↓［Ｊ］Ｈ↓［２Ｊ＋１］（Ｊ＝１～１５）且ｒ为０～６，且于式（２４）、式（２６）、式（２７）、式（２８）与式（２９）中Ｃ↓［ｑ］Ｈ↓［２ｑ］的ｑ＝１～３；　其中Ｚ↓［１］为式（３８）～（ ４４）其中之一。其中Ｚ↓［２］表示氢、或式（３８）～（４４）其中之一、又或者是Ｚ↓［２］与Ｚ↓［１］为相同的基团；　－ＣＯＯＡ...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴春桂，陈家原，吴锡章，李政颖，
申请(专利权)人：国立中央大学，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]