[发明专利]有机染料及包含其的光电转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机染料，特别涉及一种用于光电转换装置的有机染料。

背景技术

为因应能源保存的需求，多种替代性可再生能源已被探索。近年来，Gratzel与O’Regan提出一种染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell、DSSC)，可更加有效利用太阳能源，引起业界的大幅注意。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、接受电子的半导体二氧化钛(TiO₂)、染料层，以及传输空穴的电解质。上述染料敏化太阳能电池的各部分的材质以及各部分之间的接口结构都会对组件效率造成影响，其中以染料层的染料为影响染料敏化太阳能电池效率的最大关键。因此，寻找可使染料敏化太阳能电池达到更高效率的染料分子，已成为目前重要的课题之一。

现今使用效果最好的染料是以钌金属为中心的络合物(例如N3染料：(cis-dithiocyanato-bis(4，4′-dicarboxy-2，2′-bipyridine)ruthenium))，但钌金属价格昂贵且地球藏量有限，故开发新式染料以取代目前公认最佳的钌络合物N3染料成为一项热门的的研究主题。由于有机化合物具有高吸收系数、可变的结构、及易取得的性质，且具有高的吸收系数被认为是光敏染料中最重要的性质之一，因此使得有机染料具有非常好的发展性及潜力。

然而，由于较低的稳定性、耐久性、及转换效率，目前业界并没有可供实际应用于染料敏化太阳能电池(DSSC)的有机染料。因此，设计出具有高吸收系数及高转换效率的有机染料，为目前光电转换装置技术一项十分重要的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能取代目前公认最佳的钌络合物N3染料、并具有高吸收系数及高转换效率的有机染料。

本发明提出一种有机染料，其一端为可作为给体(donor)的基团，另一端为可作为受体(accepter)的基团，并以具有高共轭性的基团作为间隔(spacer)基团，连结该给体基团及该受体基团。根据本发明一实施例，该有机染料，可符合下列公式(I)所示结构：

公式(I)

其中，n为3、4、5、6、7、8、9、10或11；该多个X为各自独立，且择自下列及其组合所组成的群组：R是各自独立地为H、卤原子、C_1-18烷基、C_1-18烷氧基、C_3-18杂烷基、C_3-20芳香基、C_3-20杂芳香基、C_3-20环脂基、或C_3-20环烷基；R¹及R²是各自独立地为H、卤原子、C_1-18烷基、C_1-18烷氧基、C_3-18杂烷基、C_3-20芳香基、C_3-20杂芳香基、C_3-20环脂基、或C_3-20环烷基，或者R¹及R²是连接在一起形成一具有5至14元的环；R³是各自独立地为H、卤原子、硝基、胺基、C_1-18烷基、C_1-18烷氧基、C_1-18硫烷基、C_3-18杂烷基、C_3-20芳香基、C_3-20杂芳香基、C_3-20环脂基、或C_3-20环烷基；以及，Z为氢、碱金属(例如锂、钠、或钾)或四级铵盐。

根据本发明另一实施例，该有机染料，可符合下列公式(II)所示结构：

公式(II)