[发明专利]染料化合物及使用该化合物的太阳能电池及染料溶液

说明书

技术领域

本发明涉及一种染料化合物及使用该染料化合物制作的光电元件，特别是一种适用于染料敏化太阳能电池(Dye-Sensitized Solar Cell，DSSC)的染料化合物及染料敏化太阳能电池。

背景技术

随着人类文明发展，全球面临严重的能源危机及环境污染等问题。其中，能将太阳能直接转变成电能的光电太阳能电池是解决全世界能源危机及降低环境污染的重要方法之一。在太阳能电池中，染料敏化太阳能电池因其制造成本低、可制成大面积、具挠性、具透光性而可用于建筑物上等优异特性，逐渐成为一种极具前景的新型太阳能电池。

近年，等人发表一系列染料敏化太阳能电池相关文献(例如O’Regan，B.；M.Nature 1991，353，737)，显示染料敏化太阳能电池具有实用性。一般而言，染料敏化太阳能电池的结构包括阴/阳电极、纳米二氧化钛、染料及电解质；其中，染料对电池效率有关键性的影响。

钌络合物是目前所知光电转换效率较高的光敏染料，但其成本高且在大量使用后会面临供应不足的问题。有机敏化染料具有高摩尔吸收系数及分子设计变化较大等优点，故可以制造不种颜色的染料敏化太阳能电池，增加染料敏化太阳能电池应用弹性，且可以依据物件搭配不同颜色的染料太阳能电池。最近，香豆素(Coumarin)(Hara，K.；Sayama，K.；Arakawa，H.；Ohga，Y.；Shinpo，A.；Sug，S.Chem.Commun.2001，569)、吲哚啉(Indoline)(Horiuchi，T.；Miura，H.；Sumioka，K.；Uchida，S.J.Am.Chem.Soc.2004，126，12218)、以及部花青素(Merocyanine)(Otaka，H.；Kira，M.；Yano，K.；Ito，S.；Mitekura，H.；Kawata，T.；Matsui，F.J.Photochem.Photobiol.A：Chem.2004，164，67)等染料衍生物已用于制造染料敏化太阳能电池。

此外，美国专利申请US 2010122729揭露了一种含芴基的染料化合物，具有较佳光电转换效率。然而，一般有机光敏化染料合成步骤繁琐，工序条件控制不易。有鉴于此，日本专利JP 4442105提供了另一染料化合物，简化具有吸光能力的主体(spacer)结构，并维持一定的光电转换效率。

由于染料敏化太阳能电池中的染料对电池效率有关键性的影响，因此，寻找可以提高染料敏化太阳能电池效率的染料分子，是改善染料敏化太阳能电池效率的重要方法之一。此外，简化染料化合物的合成方法及染料化合物的结构，以降低染料敏化太阳能电池的制作成本并提升光电转换效率，仍是亟欲解决的课题。

发明内容

本发明提供一种新型染料化合物，其适用于染料敏化太阳能电池。该染料化合物的结构如下式(I)或其盐类：

其中，R₁及R₂各自独立地表示H、C₁～C₁₂烷基、C₁～C₁₂烷氧基或卤素；D₁及D₂各自独立地分别表示C₁～C₁₂烷基，或者，D₁、D₂与N共同键结为

一具体实施例中，该染料化合物中的R₁及R₂皆为丁基，且D₁及D₂皆为丁基。

又一具体实施例中，该染料化合物中的R₁及R₂各自独立地表示C₁～C₁₂烷基，且D₁、D₂与N共同键结为例如，R₁及R₂皆为丁基，且D₁、D₂与N共同键结为或者，R₁及R₂皆为乙基，且D₁、D₂与N共同键结为

上述式(I)染料化合物的具体实例有：

本发明中，化合物分子是以游离酸形式表示的，但其实际形式可能是盐类，更可能是碱金属盐或季铵盐。

此外，上述染料化合物是一种用于染料敏化太阳能电池的染料化合物。