[发明专利]锌紫质光敏染料及其光电转换装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种染料，特别是关于应用于光电转换装置的锌紫质光敏染料。

背景技术

近年对持续性能源及再生能源的需求日益增加，且逐渐着重于光电装置(photovoltaic devices)的研发，此外，以硅为主的太阳能电池工艺的成本非常高，其中，染料敏化太阳能电池(dye sensitized solar cells，DSSC)，又因为其原料及制造成本低廉的故，故渐渐更受重视。例如，以高效能的吡啶钌聚合物(polypyridine ruthenium)为主的DSSC光电转换效率虽高达11％，但有环保问题，与DSSC的钌络合物相较下，有些染料可利用π-电子推-拉架构(push-π-pull framework)修饰的分子，例如目前市售的紫质染料，该构造可促使电荷分离，减少分子内电荷再结合的现象，并有利电子的流动方向单一化，电子会从Donor往Accepter处流动，最后注入到TiO₂层，可应用于太阳能电池，虽然对环境无毒害，但是该染料合成步骤多、合成时间长并且纯化麻烦，若要大量制造会有困难。

寻找可使染料敏化太阳能电池达到更高效率及工艺简易的光敏染料分子，尤其是在弱光情况下还需有一定水平的光电转换率已成为目前重要的课题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种锌紫质光敏染料及其光电转换装置。

为实现上述目的，本发明提供的锌紫质光敏染料具有结构如式1：

(式1)；L¹及L²各自独立地选自于或

其中，R¹选自于C_5-20直链或含支链的烷基组群，R²选自C_0-20直链或含支链的烷基组群，R⁴选自C_1-20直链或支链的烷基组群，R³与R⁵各自独立选自C_1-20直链或含支链的烷基或烷氧基组群，Y¹为C_3-20环烷烃，a和b为0或1至5的整数；D选自于或R⁶至R¹¹各自独立选自C_1-10烷基，X¹为N、O、S或Se，c、d和e为0或1至5的整数；A选自于或Z¹、Z²各自独立选自于氢、碱金属或四级铵基，X²为N、O、S或Se，该四级铵基为-N(R¹²)₄，且R¹²为C_1-10烷基。

本发明一实施例提供的光电转换装置，包含上述的染料。

上述锌紫质光敏染料合成步骤较少并且纯化容易，较容易大量制造，且上述染料在弱光下的光转换效率甚至高于100％太阳光强度光转换效率。

具体实施方式

本发明提供的染料具有结构如式1：

在式1中，每一个L¹及L²各自独立地选自于或

在式2至式4中，R¹选自于C_5-20直链或含支链的烷基组群，R²选自C_0-20直链或含支链的烷基组群，R⁴选自C_1-20直链或支链的烷基组群，R³与R⁵各自独立选自C_1-20直链或含支链的烷基或烷氧基组群，Y¹为C_3-20环烷烃，a和b为0或1至5的整数。

在式1中，D是式5至式7中任一种：

或

在式5至式7中，R⁶至R¹¹各自独立选自C_1-10烷基，X¹为N、O、S、或Se，c、d和e为0或1至5的整数。

在式1中，A是选自式8至式9中任一种：

或