[发明专利]光敏染料

说明书

技术领域

本发明是有关于一种太阳能电池材料，且特别是有关于一种可适用于染料 敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells，DSCs)的光敏染料。

背景技术

『能源』已成为现今人们积极发展与解决的重要课题之一，然而目前所仰 赖的石化能源除日益耗竭外，过度地使用石化能源亦带来严重的污染问题。因 此，低污染的可再生(renewable)能源的开发与运用将成为人类寻求永续发展 的唯一途径。目前，可再生能源的来源约略可分为：太阳能、风力、水力、潮 汐、地热与生质能等。在诸多的能源种类中，以太阳能部分最受重视，其原因 除该类能源含量最为丰富且开发与应用较不受地形、地貌等因素的限制外，更 可以藉由适当的设备或装置将太阳能直接转换为常用的电能；其设备或装置即 为所谓的『太阳能电池』。

近年，由与O’Regan提出一种新型态的太阳能电池，即所谓的染料 敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells；DSCs)。此种太阳能电池的电池组件 除了组件的制造成本低廉之外，组件亦具有多项优点，如良好的光电转换效率、 高透光性、组件可呈现多种色彩以及组件可具绕曲性等，因而引起业界密切的 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、作为接受电子与传输电子的半导体材料(如二氧化钛、 氧化锌等)、以及以自组装(self-assembly)形式吸附于半导体材料表面上的染 料层、还有具有传输电洞功能的电解质。上述染料敏化太阳能电池的各部分所 使用的材料以及各部分之间的接合接口结构皆会对组件的光电转换效率产生影 响。其中，以染料层所使用的染料分子为影响染料敏化太阳能电池效率的最大 关键。

因此，寻求具有更高吸光能力的染料分子并藉此染料分子使染料敏化太阳 能电池达到更高的光电转换效率，已成为目前在染料敏化太阳能电池相关领域 中相当重要的开发方向之一。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种光敏染料，适于作为染料敏化太阳能电池的材 料，使用上述光敏染料的染料敏化太阳能电池具有较高的光电转换效率。

本发明提出一种光敏染料，此光敏染料为一钌金属络合物，其是如式(1) 所表示

式(1)

其中，X₁为式(2)～(19)其中之一且X₂表示氢，或者是X₂与X₁同为表示 式(2)～(19)其中之一。

式(3)～(19)中的R₁～R₄₀分别独立为H、C_tH_2t+1(t＝1～15)、OC_vH_2v+1(v＝1～ 15)、SC_wH_2w+1(w＝1～15)或为表示式(36)～(37)其中之一。详言之，式(2)～ (19)中的n为0～2，m为1～4。另外，式(2)～(19)中的Y₁为硫(S)、甲 烯基(CH₂)、铵基(N-R)(R为H或C_xH_2x+1(x＝1～15)其中之一)、氧(O)或硒(Se) 其中之一。值得注意的是，式(2)～(19)中之Y₂则可分别独立为式(20)～ (37)其中之一。

除此之外，式(1)中的Z₁为式(38)～(44)其中之一，而Z₂表示氢、 或式(38)～(44)其中之一。换句话说，Z₂与Z₁可为相同的基团。

式(38)～(44)中的A₁表示氢、锂、钠、钾或四级铵盐(如式(45)所 示)或其它任何带正电荷的离子或基团。式(45)中的R₆₃、R₆₄、R₆₅与R₆₆分 别独立为H或C_yH_2y+1(y＝1～15)。