[发明专利]用于染料敏化太阳能电池的有机染料

说明书

用于染料敏化太阳能电池(DSSC)的有机染料，其包含至少一个电子受体单元和至少一个π‑共轭单元。所述有机染料特别可用于染料敏化光电转换元件，其又可用于染料敏化太阳能电池(DSSC)。

本发明涉及用于染料敏化太阳能电池(DSSC)的有机染料。

更特别地，本发明涉及包含至少一个电子受体单元和至少一个π-共轭单元的用于染料敏化太阳能电池(DSSC)的有机染料。

所述有机染料特别可用于染料敏化光电转换元件，该元件又可用于染料敏化太阳能电池(DSSC)。

因此，本发明的又一目的是包含上述有机染料的染料敏化光电转换元件，以及包含所述光电转换元件的染料敏化太阳能电池(DSSC)。

已经由Gratzel等人在1991年开发了染料敏化太阳能电池(DSSC)，并且染料敏化太阳能电池因其与现有的硅太阳能电池相比显著低的制造成本和高效率在近年来极受关注。

染料敏化太阳能电池(DSSC)是主要包含能够吸收可见光以生成电子-空穴对的有机染料分子和用于传输生成的电子的过渡金属氧化物的光电化学太阳能电池。

作为用于染料敏化太阳能电池(DSSC)的有机染料，已经广泛使用了显示出高光电转换效率的钌金属络合物。但是，钌金属络合物含有昂贵的钌金属，并通常需要仔细的合成和棘手的纯化步骤。

近来，已经发现，在吸收效率、氧化还原稳定性和分子内电荷转移(CT)吸收方面显示出优异性质的无金属有机染料可以作为昂贵的钌金属络合物的替代品用于染料敏化太阳能电池(DSSC)。

无金属有机染料通常包含通过π-共轭单元连接的电子给体单元-电子受体单元。对大多数无金属有机染料而言，芳基胺衍生物充当电子给体单元，氰基丙烯酸或绕丹宁残基充当电子受体单元，它们通过π-共轭单元如蛋氨酸(methanine)单元或噻吩链连接。

关于所述无金属有机染料已经进行了许多研究。

例如，Tan S.等人在论文“Novel Carboxylated Oligothiophenes asSensitizers in Photoelectric Conversion Systems”,Chemistry-A European Journal(2005),第11卷,第21期,第6272-6276页中公开了作为染料敏化太阳能电池(DSSC)中的光敏剂的具有不同噻吩单元的新型羧化低聚噻吩。据称，向噻吩分子中引入-COOH基团可以导致UV-可见吸收的红移，提高光捕获效率，并通过形成对基底表面的有效共价键来增强光诱导电荷传输。还据称，基于所述低聚噻吩的染料敏化太阳能电池(DSSC)具有优异的性能：特别地，当五噻吩二羧化酸用作敏化剂时，在100mW·cm^-2的照射下获得10.57mA·cm^-2的短路电流和3.36％的总光电转换效率(η)。

Tanaka K.等人在论文“Development and Photovoltaic Performance ofOligothiophene-sensitized TiO₂Solar Cells”,Chemistry Letters(2006),第35卷,第6期,第592-593页中公开了使用各种低聚噻吩羧酸的新型染料敏化TiO₂太阳能电池。据称，所述太阳能电池显示出相对高的光伏性能，即0.41％至1.29％的光电转换效率(η)，这极大依赖于低聚噻吩的链长度和羧酸基团的数量。