專利名稱：新的有機(jī)染料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于染料感應(yīng)太陽能電池(dye-sensitized solar cell, DSSC)的染料及其制造方法。
背景技術(shù)：
1991年由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)的邁克爾格萊才爾(Michael Gratzel)研究小組開發(fā)出染料感應(yīng)納米粒子氧化鈦太陽能電池后，在這一領(lǐng)域進(jìn)行著很多研究。染料感應(yīng)太陽能電池因比起現(xiàn)有的硅系太陽能電池，效率高、制造成本顯著低，具有代替現(xiàn)有的非晶硅太陽能電池的可能性，與硅太陽能電池不同，染料感應(yīng)太陽能電池是以可吸收可 見光而形成電子-空穴(hole)對的染料分子和傳遞所生成電子的過渡金屬氧化物為主要構(gòu)成材料的光電化學(xué)太陽能電池。作為用于染料感應(yīng)太陽能電池的染料，表現(xiàn)出高的光電轉(zhuǎn)換效率的釕金屬配位化合物被廣泛地使用至今，但這釕金屬配位化合物有價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)。最近，發(fā)現(xiàn)在吸光效率、氧化還原反應(yīng)穩(wěn)定性和分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(charge-transfer, CT)系吸收方面表現(xiàn)出優(yōu)秀的物理性質(zhì)的、不含有金屬的有機(jī)染料,可用于作為代替昂貴的釕金屬配位化合物的太陽能電池用染料，所以對不含有金屬的有機(jī)染料的研究正在集中進(jìn)行。有機(jī)染料一般具有通過n -鍵單元而連接的電子供體(electron donor)-電子受體(electron acceptor)殘基的結(jié)構(gòu)。在大部分的有機(jī)染料中，胺衍生物在發(fā)揮著電子供體的作用，2-氰基丙烯酸或繞丹寧殘基在發(fā)揮著電子受體的作用，這兩個(gè)部位通過次甲基單元或噻吩鏈這樣的鍵體系而連接。一般的，作為電子供體的胺單元的結(jié)構(gòu)的變化可以帶來電子特性的變化，例如向青色側(cè)位移(shift)的吸光光譜，變化Ji-鍵長度可以調(diào)節(jié)吸光光譜和氧化還原電位(redox potential)。但是，目前為止所知的大部分有機(jī)染料，比起釕金屬配位化合物染料，表現(xiàn)出低的轉(zhuǎn)換效率和低的驅(qū)動穩(wěn)定性，因此想通過改變這樣的電子供體和受體的種類或鍵長度，從而開發(fā)比現(xiàn)有的有機(jī)染料化合物具有提高的摩爾吸光系數(shù)、表現(xiàn)出高的光電轉(zhuǎn)換效率的新的染料的努力一直在持續(xù)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題因此，本發(fā)明的目的是提供一種比現(xiàn)有的染料表現(xiàn)出提高了的摩爾吸光系數(shù)、光電轉(zhuǎn)換效率，可大大提高太陽能電池的效率的有機(jī)染料及其制造方法。另外，本發(fā)明的目的提供一種包含上述染料而表現(xiàn)出顯著提高了的光電轉(zhuǎn)換效率、并且Jsc (短路光電流密度，short circuit photocurrent density)和摩爾吸光系數(shù)優(yōu)秀的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件，以及效率明顯提高了的太陽能電池。
為解決課題的手段為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供下述化學(xué)式I至4中的任一化學(xué)式所示的有機(jī)染料。[化學(xué)式I]
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)染料，由下述化學(xué)式I至4中的任一化學(xué)式表示
2.權(quán)利要求I所述的有機(jī)染料，其特征在于，所述染料為下述結(jié)構(gòu)式中的任ー個(gè)
3.化學(xué)式I至4中的任一化學(xué)式所示的染料的制造方法，是對于使下述化學(xué)式D-5或化學(xué)式D-6所示的化合物與權(quán)利要求I所定義的A、B、A和B、或B和A的前體化合物依次反應(yīng)后得到的化合物的末端結(jié)合C而制造所述染料， [化學(xué)式D5]
4.ー種染料增感光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，包含負(fù)載有權(quán)利要求I的有機(jī)染料的氧化物半導(dǎo)體微粒。
5.ー種染料感應(yīng)太陽能電池，其特征在于，包含權(quán)利要求4的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件。
全文摘要
本發(fā)明提供新的有機(jī)染料及其制造方法，本發(fā)明的有機(jī)染料具有作為電子供體的特定脂肪族化合物、并且在中間連接部(間隔基(spacer))具有噻吩系或脫氫噻吩系單元，其被應(yīng)用于染料感應(yīng)太陽能電池(dye-sensitized solar cell，DSSC)，表現(xiàn)出比現(xiàn)有的染料提高了的摩爾吸光系數(shù)、Jsc(短路光電流密度)和光電轉(zhuǎn)換效率，可以大大提高太陽能電池的效率，即使不使用價(jià)錢昂貴的柱也可以進(jìn)行精制，可以劃時(shí)代地降低染料合成成本。
文檔編號C09B15/00GK102695759SQ201080059606
公開日2012年9月26日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者安賢哲, 李鐘燦 申請人:株式會社東進(jìn)世美肯