染料化合物制造技术

技术编号:4257171 阅读:220 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术是关于一种新颖的染料化合物,其结构如右式(Ⅰ),其中,R↓[1]、D↓[1]、D↓[2]、X、及Y的定义如说明书中所述。本发明专利技术的染料化合物,可适用于染料敏化太阳能电池。同时,本发明专利技术的染料化合物具有高摩尔吸收系数,使得利用本发明专利技术的染料化合物所制作的染料敏化太阳能电池具有优异的光电性质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种染料化合物,特别是一种适用于染料敏化太阳能电池(Dye-Sensitized Solar Cell,DSSC)的染料化合物。
技术介绍
随着人类文明发展,全球面临严重的能源危机及环境污染等问题。其中,以能将太阳能直椄转变成电能的光电太阳能电池,为解决全世界能源危机及降低环境污染的重要方法之一。在太阳能电池中,因染料敏化太阳能电池其制造成本低、可制成大面积、具可挠性、具透光性而可用于建筑物上等优异特性,逐渐成为一种极具有前景的新型太阳能电池。 近年, 等人发表一系列染料敏化太阳能电池相关文献(例如O’Regan,B.; ,M.Nature 1991,353,737),显示染料敏化太阳能电池具有实用性。一般而言,染料敏化太阳能电池的结构包括有阴/阳电极、纳米二氧化钛、染料及电解质;其中,染料对电池效率有关键性的影响。在染料敏化太阳能电池中,理想的染料必须具备有可以吸收较大范围的太阳光谱、高摩尔吸收系数(absorption coefficient)、高温安定性及光安定性等特性。 实验室发表了一系列的钌络合物作为染料敏化太阳能电池中的染料。1993年 实验室发表使用N3染料所制备的染料敏化太阳能电池,其效率达10.0%(AM 1.5)。N3染料的单波光光电流转换效率(IPCE)值在400nm~600nm范围可达80%,而其后所开发的数百种染料络合物,其效能测试皆无法超越N3染料。其中,N3染料的结构如下式(a)所示。 直至2003年 实验室发表使用N719染料所制备的染料敏化太阳能电池,其效率提升到10.85%(AM 1.5)。其中,N719染料的结构如下式(b)所示。 而后2004年同实验室发表使用黑染料(Black dye)所制备的染料敏化太阳能电池,其效率则达到11.04%(AM 1.5)。由于黑染料可强化红光区和红外光区的光谱应答,从而提升染料敏化电池的效能。其中,黑染料的结构如下式(c)所示。 除了 实验室发表的N3染料、N719染料与黑染料等相关系列的钌络合物之外,其它类似的可用于染料敏化电池的染料化合物有铂络合物、锇络合物、铁络合物、铜络合物等等。但是经过许多研究显示,钌络合物的效率仍为较佳。 钌络合物是目前所知光电转换效率最高的光敏化染料,但是其成本高且在大量使用后会面临供应不足的问题。有机敏化染料具有高摩尔吸收系数、以及分子设计变化较大等优点,故可以制造不种颜色的染料敏化太阳能电池,而增加染料敏化太阳能电池应用弹性,且可以因应对象搭配不同颜色的染料太阳能电池。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.J.Photochem.Photobiol.AChem.;2004,164,67)等染料衍生物已用于制造染料敏化太阳能电池。 由于染料敏化太阳能电池中的染料对电池效率有关键性的影响。因此,寻找可以提高染料敏化太阳能电池效率的染料分子,是改善染料敏化太阳能电池效率的重要方法之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种染料公合物,其适用于染料敏化太阳能电池。由于本专利技术的染料化合物具有高摩尔吸收系数,使得利用本专利技术的染料化合物所制作的染料敏化太阳能电池具有优异的光电性质。 为实现上述目的,本提供的染料化合物,其结构如下式(I) 其中 R1为C1~C6烷基(alkyl); D1、及D2各自独立分别为C1~C6烷基、 或 其中R2、R3、R4、及R8各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基(alkoxy)、胺基(amino)、或卤素(halogen),R5、及R6各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、或卤素,R7为H或C1~C6烷基; X为 或 其中R9、R11、及R12各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、或卤素,R10、R13、及R14各自独立分别为H、或C1~C6烷基,Z为O、S、或Se,m为0或1,且n为0或1; Y为 或 其中R15、R16、及R17各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、或卤素,R18、R19、及R20各自独立分别为H或C1~C6烷基,Z′为O、S或Se。 上述式(I)中的R1可为C1~C6烷基;R1较佳为-CH3或-C2H5,R1更佳为-CH3。 上述式(I)中的D1、及D2可各自独立分别为C1~C6烷基、 或 其中R2、R3、R4、及R8各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、胺基、或卤素,R5、及R6各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、或卤素,且R7为H或C1~C6烷基;较佳为D1、及D2各自独立分别为 或 其中R2、R3、R4、及R8各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、胺基、或卤素,R5、与R6各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、或卤素,且R7为H或烷基;更佳为D1、及D2各自独立分别为 或 其中R2、R3、R4、R5、R6、R8各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、或卤素,R7为H或C1~C6烷基;最佳为D1、及D2是各自独立分别为 或 其中R2、R3、R4、R5、R6、R7、及R8各自独立分别为H、或C1~C6烷基。 此外,于本专利技术的一实施态样中,上述式(I)中的D1、及D2可各自独立分别为 或 其中R2、及R3各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、胺基、或卤素。较佳为,D1、及D2中的R2、及R3为H、或C1~C6烷基。更佳为,D1、及D2中的R2、及R3为H。 上述式(I)中的X可为 或 其中R9、R11、及R12各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、或卤素,R10、R13、及R14各自独立分别为H、或C1~C6烷基,Z为O、S或Se,m为0或1,且n为0或1;较佳的为X是 或 其中R9、R11、及R12各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、或卤素,R10、R13、及R14各自独立分别为H、或C1~C6烷基,Z为S,m为0或1,且n为0或1;更佳是X为 或 其中R9、R11、及R12各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种染料化合物,其结构如下式(Ⅰ): *** (Ⅰ) 其中 R↓[1]为C↓[1]~C↓[6]烷基; D↓[1]及D↓[2]各自独立分别为C↓[1]~C↓[6]烷基、***其中R↓[2]、R↓[3]、R↓[4]、及 R↓[8]各自独立分别为H、C↓[1]~C↓[6]烷基、C↓[1]~C↓[6]烷氧基、胺基、或卤素,R↓[5]、及R↓[6]各自独立分别为H、C↓[1]~C↓[6]烷基、C↓[1]~C↓[6]烷氧基、或卤素,且R↓[7]为H、或C↓[1]~C↓[6]烷基; X为***其中R↓[9]、R↓[11]、及R↓[12]各自独立分别为H、C↓[1]~C↓[6]烷基、C↓[1]~C↓[6]烷氧基、或卤素,R↓[10]、R↓[13]、及R↓[14]各自独立分别为H、或C↓[1]~C↓ [6]烷基,Z为O、S、或Se,m为0、或1,且n为0、或1; Y为*** 其中R↓[15]、R↓[16]、及R↓[17]各自独立分别为H、C↓[1]~C↓[6]烷基、C↓[1]~C↓[6]烷氧基、或卤素,R↓[18]、R↓[1 9]、及R↓[20]各自独立分别为H、或C↓[1]~C↓[6]烷基,且Z′为O、S、或Se。...

【技术特征摘要】
1.一种染料化合物,其结构如下式(I)其中R1为C1~C6烷基;D1、及D2各自独立分别为C1~C6烷基、其中R2、R3、R4、及R8各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、胺基、或卤素,R5、及R6各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、或卤素,且R7为H、或C1~C6烷基;X为其中R9、R11、及R12各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、或卤素,R10、R13、及R14各自独立分别为H、或C1~C6烷基,Z为O、S、或Se,m为0、或1,且n为0、或1;Y为其中R15、R16、及R17各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、或卤素,R18、R19、及R20各自独立分别为H、或C1~C6烷基,且Z′为O、S、或Se。2、如权利要求1所述的染料化合物,其中,D1、及D2各自独立分别为其中R2、R3、R4、R5、R6、及R8各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、或卤素,且R7为C1~C6烷基。3、如权利要求1所述的染料化合物,其中D1、及D2各自独立分别为其中R2、及R3各自独立分别为H、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、胺基、或卤素。4、如权利要求3所述的染料化合物,其中,R2、及R3为H。5、如权利要求1所述的染料化合物,其中,Z为S,m为0或1,n为0。6、如权利要求5所述的染料化合物,其中,R9、R11、R12、及R14各自独立分别为H、或C1~C6烷基。7...

【专利技术属性】
技术研发人员:林建村严咏圣徐英展尹大中
申请(专利权)人:台湾永光化学工业股份有限公司中央研究院
类型:发明
国别省市:71[中国|台湾]

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