KR101181259B1 - 유기염료 및 이를 이용한 염료감응 태양전지 - Google Patents

유기염료 및 이를 이용한 염료감응 태양전지 Download PDF

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KR101181259B1 KR20100035588A KR20100035588A KR101181259B1 KR 101181259 B1 KR101181259 B1 KR 101181259B1 KR 20100035588 A KR20100035588 A KR 20100035588A KR 20100035588 A KR20100035588 A KR 20100035588A KR 101181259 B1 KR101181259 B1 KR 101181259B1
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Abstract

본 발명은 다음의 화학식으로 표시되는 유기염료와,
Figure 112012017872800-pat00133

이 유기염료를 이용한 염료감응 태양전지를 제공한다.

Description

유기염료 및 이를 이용한 염료감응 태양전지{Organic Dye and Dye-Sensitized Solar Cell}
본 발명은 유기염료 및 이를 이용한 염료감응 태양전지에 관한 것이다.
일반적으로 염료감응 태양전지의 대표적인 예로서 스위스의 그라첼(Gratzel) 등에 의하여 발표된 적이 있다. 염료감응 태양전지에 사용되는 염료는 크게 유기금속의 사용 유무에 의하여 유기금속염료와 유기염료로서 분류될 수 있다. 유기염료는 높은 광흡수율과 넓은 흡수 파장대의 특성이 요구된다.
본 발명이 달성하고자 하는 첫 번째 과제는 높은 광흡수율과 장파장에서의 흡수밴드를 갖는 유기염료를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 이 유기염료를 채용하여 특성이 개선된 염료감응 태양전지를 제공하는 것이다.
본 발명은 하기 화학식으로 표시되는 유기염료를 제공한다.
Figure 112010024569416-pat00001
또한, 본 발명은 상기 화학식으로 표시되는 유기염료를 포함하는 염료감응 태양전지를 제공한다.
본 발명은 광흡수율 및 광전변환 효율이 우수한 유기염료 및 그 염료감응 태양전지를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지를 표시한 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
101: 제1전극 102: 광흡수층
103: 전해질층 104: 제2전극
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 유기염료를 제공한다.
Figure 112010024569416-pat00002
화학식 1에서, Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 40의 헤테로 아릴기로부터 선택되고,
a와 b는 각각0~2의 정수이고, c와 d는 각각 1~4의 정수이고, 단, c+d는 3 이상이다.
R1와 R2는 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 2 내지 50의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 40의 헤테로 아릴기로부터 선택되며, R1과 R2는 서로 연결하여 포화 또는 불포화 형태로 고리를 형성할 수 있다. c가 2 이상인 경우 복수의 R1 및 R2는 각각 독립적으로 같거나 달라도 좋다.
L1과 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 아릴알케닐기, 치환 또는 비치환된 2 내지 50의 아릴알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 헤테로 아릴기로부터 선택되다. 또한 a 내지 d가 2 이상인 경우 복수의 L1 및 L2는 각각 독립적으로 같거나 달라도 좋다.
A는
Figure 112012017872800-pat00100
로부터 선택되어지는 작용기이며, d가 2 이상인 경우 복수의 A는 각각 독립적으로 같거나 달라도 좋다.
상기 A중 L3는 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 1 내지 50의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 40의 헤테로 아릴기로부터 선택되고, R3는 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 2 내지 50의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 헤테로 아릴기로부터 선택된다. X1, X2, Y는 각각 독립적으로 O 또는 S 이며, 상기 Ac는 Carboxylate(COOH) 또는 Phosphate(PO(OH)3),PO3H2, PO4H2, SO4H2, CONHOH 중에서 선택되거나 또는 이들의 탈수소화형태(deprotonated form)로부터 선택되는 고정그룹(anchoring group)을 1개 이상 포함하여 구성될 수 있다. 또한 상기 Ac의 말단그룹은 COO-, PO2- 3, PO2- 4, SO2- 3, SO2- 4, 및 CONHO- 으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 음이온이며, 상기 말단그룹은 암모늄, 포스포늄, 설포늄, 이미다졸륨, 피롤리도늄 및 피리디늄으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 양이온과 염을 이루어 구성될 수 있다.
화학식 1에서 사용되는 R1, R2, L1, L2, Ar1 및 A에 사용되는 치환기는 수소원자, 중수소원자, 할로겐원자, 시아노기, 니트로기, 탄소수 1 내지 10의 알킬실릴기, 탄소수 1 내지 40의 알킬기, 탄소수 1 내지 40의 알콕시기, 탄소수 1 내지 40의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 탄소수 6 내지 40의 아릴옥시기, 탄소수 6 내지 40의 아릴아미노기, 탄소수 6 내지 40의 아릴실릴기, 탄소수 3 내지 40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 치환기에 의해서 1가, 2가 또는 융합하여 치환된 것이고,
상기 R1 내지 R2, L1 내지 L2, Ar1 , A, 및 치환기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
치환기인 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있고, 상기 알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 실릴기 (이 경우"알킬실릴기"라 함), 치환 또는 비치환된 아미노기 (-NH2, -NH(R), -N(R')(R''), R'과 R"은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, 이 경우 "알킬아미노기"라 함), 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 1 내지 20의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 1 내지 20의 알케닐기, 탄소수 1 내지 20의 알키닐기, 탄소수 1 내지 20의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 탄소수 6 내지 20의 아르알킬기, 탄소수 6 내지 20의 헤테로아릴기 또는 탄소수 6 내지 20의 헤테로아르알킬기로 치환될 수 있다.
치환기인 알콕시기의 구체적인 예로는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소부틸옥시, sec-부틸옥시, 펜틸옥시, iso-아밀옥시, 헥실옥시 등을 들 수 있고, 상기 알콕시기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
아릴기는 하나 이상의 고리를 포함하는 방향족 시스템을 의미하며, 상기 고리들은 펜던트 방법으로 함께 부착되거나 또는 융합(fused)될 수 있다. 아릴기의 구체적인 예로는 페닐, 나프틸, 비페닐, 터페닐 안트라세닐, 페난트릴, 피레닐, 플루오레닐, 크리세닐 및 플루오란테닐 등과 같은 방향족 그룹을 들 수 있고, 상기 아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다(예를 들어, 아미노기로 치환되는 경우는 "아릴아미노기", 실릴기로 치환되는 경우는 "아릴실릴기", 옥시기로 치환되는 경우는 "아릴옥시기"라 함).
치환기인 헤테로아릴기는 N, O, P는 S 중에서 선택된 1, 2 또는 3개의 헤테로 원자를 포함하고, 나머지 고리 원자가 탄소인 탄소수 3 내지 30의 고리 방향족 시스템을 의미하며, 상기 고리들은 펜던트 방법으로 함께 부착되거나 또는 융합 (fused)될 수 있다. 헤테로아릴기의 구체적인 예로는 티오펜, 퓨란, 피롤, 티아졸, 옥사졸, 이미다졸, 피리딘, 벤조티오펜, 벤조퓨란, 벤조피롤, 벤조티아졸, 벤조옥사졸, 벤조이미다졸, 피리미딘, 피리다진, 피라진, 트리아진, 아지리딘 아자인돌리딘, 인돌리딘, 이미다졸, 인돌, 나프탈리딘, 퀴녹살린, 터피리딘, 바이피리딘, 페난트롤린, 페나진 퀴놀린, 카바졸, 인돌로카바졸 등이 있다. 그리고 상기 헤테로아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 동일한 치환기로 치환가능하다.
본 발명은 화학식 2에 의하여 표시되는 유기염료를 제공한다.
Figure 112010024569416-pat00004
화학식 2에 사용되는 R1, R2, L1, L2, A, a, b, c, d, 및 치환기는 상기 화학식 1과 동일할 수 있다.
단, 화학식 2에서 Ar2는 화학식 1에서의 Ar1 중 페닐, 나프틸, 비페닐, 터페닐 안트라세닐, 페난트릴, 피레닐, 플루오레닐, 크리세닐, 플루오란테닐, 티오펜, 퓨란, 피롤, 티아졸, 옥사졸, 이미다졸, 피리딘, 벤조티오펜, 벤조퓨란, 벤조피롤, 벤조티아졸, 벤조옥사졸, 벤조이미다졸, 피리미딘, 피리다진, 피라진, 트리아진, 아지리딘 아자인돌리딘, 인돌리딘, 이미다졸, 인돌, 나프탈리딘, 퀴녹살린, 터피리딘, 바이피리딘, 페난트롤린, 페나진 퀴놀린, 카바졸, 및 인돌로카바졸로부터 선택되며, Ar2는 하나 또는 그 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있으며, 또한 치환기는 각각 독립적으로 서로 결합하거나, 또는 본체와 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
또한, Ar2는 화학식 1에서의 Ar1 중 페닐, 나프틸, 비페닐, 터페닐 안트라세닐, 페난트릴, 피레닐, 플루오레닐, 크리세닐, 및 플루오란테닐로부터 선택되며, Ar2는 하나 또는 그 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있으며, 또한 치환기는 각각 독립적으로 서로 결합하거나, 또는 본체와 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
본 발명은 하기 화학식 3으로 표시되는 유기염료를 제공한다.
Figure 112010024569416-pat00005
화학식 3에 사용되는 R1, R2, L1, L2, A, a, b, c, d, 및 치환기는 화학식 1과 동일하다.
단, 화학식 3에서 Ar3는 화학식 1에서의 Ar1 중 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 40의 헤테로 아릴기이고, Ar3는 하나 또는 그 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있으며, 또한 치환기는 각각 독립적으로 서로 결합하거나, 또는 본체와 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
또한, Ar3는 화학식 1에서의 Ar1 중 티오펜, 퓨란, 피롤, 티아졸, 옥사졸, 이미다졸, 피리딘, 벤조티오펜, 벤조퓨란, 벤조피롤, 벤조티아졸, 벤조옥사졸, 벤조이미다졸, 피리미딘, 피리다진, 피라진, 트리아진, 아지리딘 아자인돌리딘, 인돌리딘, 이미다졸, 인돌, 나프탈리딘, 퀴녹살린, 터피리딘, 바이피리딘, 페난트롤린, 페나진 퀴놀린, 카바졸, 및 인돌로카바졸로부터 선택되며, Ar3는 하나 또는 그 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있으며, 또한 치환기는 각각 독립적으로 서로 결합하거나, 또는 본체와 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
화학식 2에 속하는 본 발명의 일실시예에 따른 아릴아민 유도체를 포함하는 유기염료의 구체적 예로서, 하기 화학식 4로 표시되는 화합물들이 있으나, 본 발명은 이들 예시 화합물에만 한정되는 것은 아니다.
Figure 112012017872800-pat00101
Figure 112012017872800-pat00102

Figure 112012017872800-pat00103

Figure 112012017872800-pat00104

Figure 112012017872800-pat00105

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화학식 3에 속하는 본 발명의 일실시예에 따른 아릴아민 유도체를 포함하는 유기염료의 구체적 예로서, 하기 화학식 5로 표시되는 화합물들이 있으나, 본 발명은 이들 예시 화합물에만 한정되는 것은 아니다.
Figure 112012017872800-pat00106
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염료감응 태양전지는 실리콘 태양전지와는 달리 가시광선을 흡수하여 전자-홀 쌍(electron-hole pair)을 형성할 수 있는 광 감응 염료분자 및 생성된 전자를 전달하는 전이 금속 산화물을 주된 구성 재료로 하는 광전기 화학적 태양전지이다. 염료감응 태양전지의 광전변환 효율은 태양빛의 흡수에 의해 생성된 전자의 양에 비례하므로, 효율을 증가시키기 위해서는 태양빛의 흡수를 증가시키거나 염료의 흡착량을 높여 전자의 생성량을 늘리거나, 또는 생성된 여기전자가 전자-홀 재결합에 의해 소멸되는 것을 막아줌으로써 효율을 증가시킬 수도 있다.
본 연구진은 보다 높은 광흡수율을 얻기 위하여 단순한 일차원적 선형구조를 갖는 광 감응 유기염료에서 화학식 1 내지 5로 표기되는 1개 혹은 그 이상의 가지형 분자를 갖는 광 감응 유기염료를 개발하였다.
이하, 화학식 1 내지 5로 표시되는 유기염료가 사용된 염료감응 태양전지를 예를 들어 설명하나, 이 유기염료는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이 유기염료는 포토다이오드나 광센서에 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 적층구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지는 제1전극(101), 제1전극(101)의 어느 한 일면에 형성되는 광 흡수층(102), 광 흡수층(102)이 형성된 제1전극(101)에 대향하여 배치되는 제2전극(104), 및 제1전극(101)과 제2전극(104) 사이의 공간에 개재된 전해질(103)을 포함한다.
제1전극(101)은 태양전지의 두개의 전극 중 하나이며, 전도성 기판일 수 있다.
전도성 기판(101)은 그 표면이 도전성을 띨 수 있다. 또한, 전도성 기판(101)은 유리 또는 투명한 고분자 재료의 표면에 인듐, 불소, 안티몬을 도포한 산화주석 등의 도전성 금속산화물이나 강, 은, 금 등의 금속 박막을 형성한 것을 이용할 수 있다.
광 흡수층(102)은 전도성 기판(101)상에 제조되는 다공성 산화물 반도체 미립자 막과, 산화물 반도체 미립자 막에 흡착된 유기염료를 포함한다.
다공성 산화물 반도체 미립자 막은 산화물 반도체의 미립자로서 전도성 기판(101) 위에 형성되며, 산화물 반도체 미립자 막은 구체적으로는 티탄, 주석, 아연, 텅스텐, 지르코늄, 갈륨, 인듐, 이트륨, 니오브, 탄탈, 바나듐의 산화물을 사용할 수 있다. 다공성 산화물 반도체 미립자 막은 단독으로 사용할 수도 있고, 혼합하거나 반도체의 표면에 코팅시켜서 사용할 수도 있다. 또한 다공성 산화물 반도체의 미립자는 평균 입경으로서 1-500nm일 수 있으며, 큰 입경의 것과 작은 입경의 것을 혼합하여 사용하거나, 다층을 이루어 사용할 수 있다. 다공성 산화물 반도체 미립자 막은 다층을 이루어 사용하는 경우는 다음과 같이 제 1 전도성 기판(101) 위에 작은 입경을 가지는 다공성 산화물 반도체 막의 공극률이 0-10% 되게 하여 재결합 차단층을 형성하고, 전자 재결합 차단층 위에 공극률이 40-60%인 큰 입경의 다공성 산화물 반도체 막층을 형성한다.
다공성 산화물 반도체 미립자 막 형성은 반도체 미립자를 함유하는 페이스트를 전도성 기판(101) 상에 도포한 후 건조, 경화 후 소성하는 방법에 의하여 제조될 수 있다. 이 방법에 있어서 반도체를 함유하는 페이스트는 물, 에탄올 등 여러 용매에 분산시켜 슬러리를 형성하여 기판위에 도포된다. 슬러리를 도포한 기판을 400-600℃에서 약 4시간 소성한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지에서 기판상의 다공성 산화물 반도체 미립자 막의 두께는 1-2,000nm 일 수 있으며, 또한1-500nm일 수도 있다.
상기 형성된 반도체 미립자 막에 화학식 1 내지 5로 표시되는 광 감응 유기염료가 흡착되어 있다. 반도체 미립자 막에 화학식 1 내지 5로 표시되는 광 감응 유기염료를 흡착하는 방법은 특별히 제한은 없으나, 구체적으로는 화학식 1 내지 5로 표시되는 화합물을 용해할 수 있는 용매로 용해시켜 얻은 용액, 또는 염료를 분산시켜 얻은 분산액에 상기 산화물 반도체 미립자 막을 담지시켜 염료를 흡착시키는 방법을 사용할 수 있다.
이때, 용액 또는 분산액에 사용되는 염료의 농도는 염료의 특성에 맞게 적당히 맞추어서 사용할 수 있다. 또한 반도체 미립자 막을 담지시킨 뒤 다공성 산화물에 염료를 흡착시키기 위해 유지하는 시간은 1시간에서 48시간 정도이다. 염료를 용해시키거나 분산시키기 위해 사용되는 용매는 에탄올, 물, 아세토니트릴, 아세톤, 디메틸포름알데히드 등을 사용할 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
제2전극(104)은 제1전극(101)에 대향하여 형성되며, 제1전극(101)과 동일 또는 유사한 전도성 전극과 도전층을 포함한다. 도전층은 카본블랙, 탄소 나노튜브와 같은 탄소 재료, 또는 백금으로 이루어질 수 있다. 제1전극(101)과 제2전극(104) 중 하나 또는 둘 다 투명할 수 있다.
전해질층(103)은 제1전극(101)과, 제2 전극(104) 사이에 개재되어 있는 격벽에 의해 밀봉되어 진다. 전해질층(103)에 사용되는 산화환원 전해질로서는 할로겐 이온을 대이온으로 하는 할로겐 화합물 및 할로겐 분자로 구성되는 할로겐 산화환원제 전해질, 페로시안산염이나 페로센-페리시늄 이온, 코발트 착체 등의 금속착체 등의 금속 산화환원계 전해질, 알킬티올-알킬디설피드, 비올로겐 염료, 하이드로퀴논-퀴논 등의 유기산화 환원계 전해질 등을 사용할 수 있으며, 할로겐 산화환원계 전해질일 수 있다. 또한, 요오드 분자일 수도 있다. 또한 할로겐 이온을 대이온으로 하는 할로겐 화합물로서는 LiI, NaI, KI, CaI2, CuI등의 할로겐화 금속염 또는 테트라알킬암모늄요오드, 이미다졸리움요오드, 피리디움요오드 등의 할로겐의 유기 암모늄염, 또는 I2를 사용할 수 있다.
전해질층(103)의 구체적인 예로는 다음과 같으나 이에 한정하지는 않는다.
전해질층(103)은 요오드계 산화-환원 액체 전해질, 예를 들면 1-비닐-3-헥실-이미다졸륨 아이오다이드(1-vinyl-3-hexyl-3-immidazolium iodide)와 , 0.1M LiI와, 40 mM의 I2(Iodine)와, 0.2M의 제3부틸 피리딘(tert-butyl pyridine)을 3-메톡시프로피오니트릴(3-methoxypropionitrile)에 용해시킨 I3 -/I-의 전해질 용액으로 이루어질 수 있다.
실시예
이하, 합성예 및 실험예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 합성예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
합성예 1
비교예화합물
Figure 112012017872800-pat00107
의 제조
하기 반응식1 내지 반응식 6에 의하여 비교예화합물을 합성하였다.
[반응식 1]
Figure 112012017872800-pat00108
삭제
500mL 둥근 바닥 플라스크에 트리페닐아민 18.8g (0.077mol)을 넣고, 다이메틸포름아마이드 200mL로 용해 시킨 후, 옥시염화인 16.5g (0.108mol)을 천천히 적가하였다. 50℃에서 교반하여
Figure 112012017872800-pat00109
을 20g (수율: 95%) 얻었다.
[반응식 2]
Figure 112012017872800-pat00110
삭제
100mL 둥근 바닥 플라스크에 2-브로모-6-메틸피리딘 6g(0.035mol), NBS 6.2g(0.035mol), AIBN 0.05g(0.0003mol)과 사염화탄소를 넣고 밤새 환류 교반시켰다. 상온으로 식힌 후, 여과한 뒤 다이클로로메탄 20mL로 씻어 주었다. 여액을 감압 농축하여 실리카겔 흡착 시켰다. 컬럼분리(에틸아세테이트:헥산=1:9)하여 받은 유기 용액을 감압 농축하였다. 슬러쉬 상태에서 헥산100mL를 넣고 -78℃에서 30분간 교반한 뒤 여과하여
Figure 112012017872800-pat00111
을 4.7g(53.4%, 흰색 고체) 얻었다.
[반응식 3]
Figure 112012017872800-pat00112

삭제
100mL 둥근 바닥 플라스크에 반응식2에서 만든 4.7g(0.019mol)과 트리에틸포스파이트 9.37g(0.056mol)을 톨루엔 25mL에 용해시켜 넣고, 12시간 환류 교반시켰다. 70℃에서 감압 농축 시킨 후 다음 반응을 진행하였다.
[반응식 4]
Figure 112012017872800-pat00113
삭제
250mL 둥근 바닥 플라스크에 반응식3에서 만든 6g(0.020mol)과 반응식1에서 만든 4.09g(0.015mol)을 테트라하이드로퓨란 120mL에 용해시킨 후, 포타슘 tert-부톡사이드 2.5g(0.023mol)을 천천히 첨가하였다. 상온에서 밤새 교반 한 후 물을 넣고 에틸 아세테이트로 추출하였다. 컬럼 분리(다이클로로메탄:헥산=1:4)하여
Figure 112012017872800-pat00114
을 4.3g(51.8%, 형광의 노란색 고체) 얻었다.
[반응식 5]
Figure 112012017872800-pat00115
삭제
250mL 둥근 바닥 플라스크에 반응식4에서 만든 4.3g(0.01mol)을 넣고, 테트라하이드로퓨란 50mL로 용해시킨 뒤 -78℃에서 30분간 교반 하였다. n-부틸리튬 7mL(0.012mol)을 천천히 적가 시킨 후, 두 시간 동안 교반 하였다. 다이메틸포름아마이드 1.46g(0.02mol)을 를 천천히 첨가하고 상온에서 두 시간 동안 교반 하였다. 암모늄 클로라이드 수용액을 넣고 다이클로로메탄으로 추출한 뒤 유기층을 농축하여 과량의 헥산을 넣고 -78℃에서 30분간 교반하고 여과하였다.
Figure 112012017872800-pat00116
을 2g(54%) 얻었다.
[반응식 6]
Figure 112012017872800-pat00117
삭제
100mL 둥근 바닥 플라스크에 반응식5에서 만든 2g(0.0054mol), 시아노아세틱에시드 0.69g(0.008mol), 피페리딘 0.46g(0.0054mol)을 넣고, 아세토나이트릴 20mL로 용해시켰다. 6시간 동안 환류 교반 시킨 후, 아세토나이트릴을 감압 농축한 뒤 물을 넣고 다이클로로메탄으로 추출하였다. 컬럼 분리(다이클로로메탄)하여
Figure 112012017872800-pat00118
을 0.8g(40%)을 얻었다.
합성예 2
화합물 1
Figure 112010024569416-pat00049
의 제조
본 발명에 의한 화합물 1을 하기의 반응식 7 내지 반응식 11에 의하여 합성하였다.
[반응식 7]
Figure 112012017872800-pat00119
삭제
100mL 둥근 바닥 플라스크에 3,4-다이메틸 브로모벤젠 10g(0.054mol), NBS 19.2g(0.108mol), AIBN 0.15g(0.0009mol)과 사염화탄소 30mL를 넣고 밤새 환류 교반시켰다. 상온으로 식힌 후, 여과한 뒤 다이클로로메탄 30mL로 씻어 주었다. 여액을 감압 농축하여 실리카겔 흡착 시켰다. 컬럼분리(에틸아세테이트:헥산=1:9)하여 받은 유기 용액을 감압 농축하였다. 슬러쉬 상태에서 헥산150mL를 넣고 -78℃에서 30분간 교반 한 뒤 여과하여
Figure 112012017872800-pat00120
을 9.8g(53%, 흰색 고체) 얻었다.
[반응식 8]
Figure 112012017872800-pat00121
삭제
250mL 둥근 바닥 플라스크에 반응식2에서 만든 9.8g(0.029mol)과 트리에틸포스파이트 29 g(0.174mol)을 톨루엔 50mL에 용해 시켜 넣고, 밤새 환류 교반시켰다. 70℃에서 감압 농축 시킨 후 다음 반응을 진행하였다.
[반응식 9]
Figure 112012017872800-pat00122
삭제
250mL 둥근 바닥 플라스크에 반응식3에서 만든 13g(0.029mol)과 반응식1에서 만든 15.9g(0.058mol)을 테트라하이드로퓨란 260mL에 용해시킨 후, 포타슘 tert-부톡사이드 9.8g(0.087mol)을 천천히 첨가하였다. 상온에서 밤새 교반 한 후 물을 넣고 에틸 아세테이트로 추출하였다. 컬럼 분리(다이클로로메탄:헥산=1:4)하여
Figure 112012017872800-pat00123
을 10g(50%, 노란색 고체)을 얻었다.
[반응식 10]
Figure 112012017872800-pat00124
삭제
250mL 둥근 바닥 플라스크에 반응식4에서 만든 10g(0.014mol)을 넣고, 테트라하이드로퓨란 100mL로 용해 시킨 뒤 -78℃에서 30분간 교반 하였다. n-부틸리튬 10mL(0.017mol)을 천천히 적가 시킨 후, 두 시간 동안 교반 하였다. 다이메틸포름아마이드2g(0.028mol)을 를 천천히 첨가하고 상온에서 두 시간 동안 교반 하였다. 암모니움 클로라이드 수용액을 넣고 다이클로로메탄으로 추출한 뒤 유기층을 농축하여 과량의 헥산을 넣고 -78℃에서 30분간 교반하고 여과하였다.
Figure 112012017872800-pat00125
을 4.8g(53%) 얻었다.
[반응식 11]
Figure 112012017872800-pat00126
삭제
250mL 둥근 바닥 플라스크에 반응식4에서 만든 4.8g(0.0075mol), 시아노아세틱에시드 0.96g(0.0113mol), 피페리딘 0.64g(0.0075mol)을 넣고, 아세토나이트릴 50mL로 용해시켰다. 6시간 동안 환류 교반 시킨 후, 아세토나이트릴을 감압 농축한 뒤 물을 넣고 다이클로로메탄으로 추출하였다. 컬럼 분리(다이클로로메탄)하여
Figure 112012017872800-pat00127
을 2g(38%)을 얻었다.
합성예 3
화합물
Figure 112012017872800-pat00128
의 제조
상기 화합물은 상기 합성예2의 반응식 9중 디페닐아미노벤즈알데히드 대신 페닐-9,9-디메틸-2-플루오레닐아미노벤즈알데히드를 사용하였다는 점을 제외하고, 화합물 1과 유사한 방법으로 합성하여 1.5g(35%)을얻었다.
합성예 4
화합물
Figure 112010024569416-pat00060
의 제조
상기 화합물은 상기 합성예2의 반응식 8중에서 3,4-디브로모메틸-브로모벤젠 대신 N-메틸-2,3-디브로모메틸-6-브로모인돌을 사용하여 얻은 화합물과 디-(4-메톡시페닐)아미노벤즈알데히드로서 상기 합성예2의 반응식 9에 의하여 합성을 하였다는 점을 제외하고, 화합물 1과 유사한 방법으로 합성하여 2.8g(30%)을 얻었다.
비교실험예
비교예화합물 및 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 광전환 효율을 측정하기 위하여 광전압 및 광전류를 측정하였다.
광원으로는 제논램프(Xenon lamp, Oriel, 01193)을 사용하였으며, 제논램프의 태양조건(AM 1.5)은 표준 태양전지(Frunhofer Institute Solare Engeriessysteme, Certificate No. C-ISE369, Type of material: Mono-Si + KG 필터)를 사용하여 보정하였다. 측정된 광전류전압 곡선으로부터 하기 수학식 1에 따라 광전환효율을 계산하여 표 1에 기재하였다.
[수학식 1]
ηe = (VocJscFF)/(Pinc)
(ηe : 광전환효율(Efficiency), Jsc: 전류밀도, Voc: 전압, FF: 충진계수(Fill factor), Pinc: 100mw/cm2(1sun))
　화합물 최대 흡수파장 몰 흡광계수 Jsc/mA cm^-2 Voc / V Fill Factor Efficiency / %
Absmax[nm] ε [M-1cm-1]
합성예1의 화합물 434 53,000 925 0.65 0.58 3.49
　 합성예2의 화합물 524 56,000 1370 0.71 0.63 6.13
　 합성예3의 화합물 540 60,200 1425 0.743 0.67 7.1
합성예4의 화합물 　 560 67,500 1420 0.723 0.65 6.67
상기 비교실험예에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 화합물은 직선형의 화합물
Figure 112012017872800-pat00129
보다 최대흡수파장이 장파장으로 이동을 하였고, 몰 흡광계수도 증가하였으며 우수한 광변환효율을 나타낸다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 몰 흡광계수가 크고, 우수한 광변환효율을 나타내는 광 감응 유기염료가 제공되고, 이 유기염료를 사용한 염료감응 태양전지는 광흡수율 및 광전변환 효율이 우수한 효과를 나타낸다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 이와 명시적으로 상반되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 다음 화학식으로 표시되는 유기염료.
    Figure 112012017872800-pat00063

    상기 화학식에서, 상기 Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기, N을 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 40의 헤테로 아릴기로부터 선택되고,
    상기 a와 b는 각각 0~2의 정수이고, 상기 c와 d는 각각 1~4의 정수이고, c+d는 3 이상이고,
    상기 R1과 R2는 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 2 내지 50의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 40의 헤테로 아릴기로부터 선택되고,
    상기 L1는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 아릴알케닐기, 치환 또는 비치환된 2 내지 50의 아릴알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 헤테로 아릴기로부터 선택되고,
    상기 L2는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 아릴알케닐기, 치환 또는 비치환된 2 내지 50의 아릴알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, N을 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 헤테로 아릴기로부터 선택되고,
    상기 A는
    Figure 112012017872800-pat00130

    로 구성된 그룹중 하나이고,
    상기 A 중 L3는 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 1 내지 50의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 40의 헤테로 아릴기로부터 선택되고, R3는 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 2 내지 50의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 헤테로 아릴기로부터 선택되고, 상기 X1, X2, Y는 각각 독립적으로 O 또는 S 이며, 상기 Ac는 Carboxylate(COOH) 또는 Phosphate(PO(OH)3),PO3H2, PO4H2, SO4H2, CONHOH 중에서 선택하거나 또는 이들의 탈수소화형태(deprotonated form)로부터 선택되는 고정그룹(anchoring group)을 1개 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 유기염료.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식에서 사용되는 R1, R2, L1, L2, Ar1 및 A에 사용되는 치환기는 수소원자, 중수소원자, 할로겐원자, 시아노기, 니트로기, 탄소수 1 내지 10의 알킬실릴기, 탄소수 1 내지 40의 알킬기, 탄소수 1 내지 40의 알콕시기, 탄소수 1 내지 40의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 탄소수 6 내지 40의 아릴옥시기, 탄소수 6 내지 40의 아릴아미노기, 탄소수 6 내지 40의 아릴실릴기, 탄소수 3 내지 40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 치환기에 의해서 1가, 2가 또는 융합하여 치환된 것을 특징으로 하는 유기염료.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 R1 내지 R3, L1 내지 L3, Ar1, A 및 치환기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 포화 또는 불포화 고리를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기염료.
  4. 다음 화학식으로 표시되는 유기염료.
    Figure 112012017872800-pat00065

    상기 Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기이고,
    상기 a와 b는 각각 0~2의 정수이고, c와 d는 각각 1~4의 정수이고, c+d는 3 이상이고,
    상기 R1와 R2는 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 2 내지 50의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 40의 헤테로 아릴기로부터 선택되고,
    상기 L1는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 아릴알케닐기, 치환 또는 비치환된 2 내지 50의 아릴알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 헤테로 아릴기로부터 선택되고,
    상기 L2는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 아릴알케닐기, 치환 또는 비치환된 2 내지 50의 아릴알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, N을 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 헤테로 아릴기로부터 선택되고,
    상기 A는
    Figure 112012017872800-pat00131

    로 구성된 그룹중 하나이고,
    상기 A중 L3는 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 1 내지 50의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 40의 헤테로 아릴기로부터 선택되고, R3는 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 2 내지 50의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 헤테로 아릴기로부서 선택되고,
    상기 X1, X2, Y는 각각 독립적으로 O 또는 S 이며, 상기 Ac는 Carboxylate(COOH) 또는 Phosphate(PO(OH)3),PO3H2, PO4H2, SO4H2, CONHOH 중에서 선택하거나 또는 이들의 탈수소화형태(deprotonated form)로부터 선택하는 고정그룹(anchoring group)을 1개 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 유기염료.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 화학식에서 사용되는 R1, R2, L1, L2, Ar2 및 A에 사용되는 치환기는 수소원자, 중수소원자, 할로겐원자, 시아노기, 니트로기, 탄소수 1 내지 10의 알킬실릴기, 탄소수 1 내지 40의 알킬기, 탄소수 1 내지 40의 알콕시기, 탄소수 1 내지 40의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 탄소수 6 내지 40의 아릴옥시기, 탄소수 6 내지 40의 아릴아미노기, 탄소수 6 내지 40의 아릴실릴기, 탄소수 3 내지 40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 치환기에 의해서 1가, 2가 또는 융합하여 치환된 것을 특징으로 하는 유기염료.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 Ar2는 페닐, 나프틸, 비페닐, 터페닐 안트라세닐, 페난트릴, 피레닐, 플루오레닐, 크리세닐, 및 플루오란테닐인 것을 특징으로 하는 유기염료.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 R1 내지 R3, L1 내지 L3, Ar2, A 및 치환기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 포화 또는 불포화 고리를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기염료.
  8. 다음 화학식으로 표시되는 유기염료.
    Figure 112012017872800-pat00067

    상기 Ar3는 N을 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 40의 헤테로 아릴기이고,
    상기 a와 b는 각각 0~2의 정수이고, c와 d는 각각 1~4의 정수이고, c+d는 3 이상이고,
    상기 R1와 R2는 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 2 내지 50의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 40의 헤테로 아릴기로부터 선택되고,
    상기 L1는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 아릴알케닐기, 치환 또는 비치환된 2 내지 50의 아릴알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 헤테로 아릴기로부터 선택되고,
    상기 L2는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 아릴알케닐기, 치환 또는 비치환된 2 내지 50의 아릴알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, N을 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 헤테로 아릴기로부터 선택되고,
    상기 A는
    Figure 112012017872800-pat00132

    로 구성된 그룹 중에서 하나이고,
    상기 A중 L3는 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 1 내지 50의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 40의 헤테로 아릴기로부터 선택되고, R3는 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 2 내지 50의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 헤테로 아릴기로부터 선택되고,
    상기 X1, X2, Y는 각각 독립적으로 O 또는 S 이며, 상기 Ac는 Carboxylate(COOH) 또는 Phosphate(PO(OH)3),PO3H2, PO4H2, SO4H2, CONHOH 중에서 선택하거나 또는 이들의 탈수소화형태(deprotonated form)로부터 선택하는 고정그룹(anchoring group)을 1개 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 유기염료.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 화학식에서 사용되는 R1, R2, L1, L2, Ar3 및 A에 사용되는 치환기는 수소원자, 중수소원자, 할로겐원자, 시아노기, 니트로기, 탄소수 1 내지 10의 알킬실릴기, 탄소수 1 내지 40의 알킬기, 탄소수 1 내지 40의 알콕시기, 탄소수 1 내지 40의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 탄소수 6 내지 40의 아릴옥시기, 탄소수 6 내지 40의 아릴아미노기, 탄소수 6 내지 40의 아릴실릴기, 탄소수 3 내지 40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 치환기에 의해서 1가, 2가 또는 융합하여 치환된 것을 특징으로 하는 유기염료.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 Ar3는 티오펜, 퓨란, 피롤, 티아졸, 옥사졸, 이미다졸, 피리딘, 벤조티오펜, 벤조퓨란, 벤조피롤, 벤조티아졸, 벤조옥사졸, 벤조이미다졸, 피리미딘, 피리다진, 피라진, 트리아진, 아지리딘 아자인돌리딘, 인돌리딘, 이미다졸, 인돌, 나프탈리딘, 퀴녹살린, 터피리딘, 바이피리딘, 페난트롤린, 페나진 퀴놀린, 카바졸, 및 인돌로카바졸로부터 선택된 것을 특징으로 하는 유기염료.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 R1 내지 R3, L1 내지 L3, Ar3, A 및 치환기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 포화 또는 불포화 고리를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기염료.
  12. 제 3항, 7항 및 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포화 또는 불포화 고리의 치환기는 펜던트 방법으로 함께 부착되거나 또는 융합(fused)되는 것을 특징으로 하는 유기염료.
  13. 제 1항 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기염료는,
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    으로 구성된 그룹에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 유기염료.
  14. 제1항 및 제4항, 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Ac의 말단그룹은 COO-, PO3 2-, PO4 2-, SO3 2-, SO4 2-, 및 CONHO- 으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 음이온이며, 상기 말단그룹은 암모늄, 포스포늄, 설포늄, 이미다졸륨, 피롤리도늄 및 피리디늄으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 양이온과 염을 이루는 것을 특징으로 하는 유기염료.
  15. 두 개의 전극 사이에 제 1항 내지 11 중 어느 하나의 유기염료를 포함하는 광흡수층을 포함하는 염료감응 태양전지.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 광흡수층은 다공성 산화물 반도체막을 포함하며, 상기 유기염료는 상기 다공성 산화물 반도체 막에 흡착된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 광흡수층과 상기 두 개의 전극 중 하나 사이에 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 다공성 산화물 반도체 막이 티탄, 주석, 아연, 텅스텐, 지르코늄, 갈륨, 인듐, 이트륨, 니오브, 탄탈, 바나듐의 산화물을 포함하는 미립자로 구성된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 광흡수층 박막의 두께는 1~500nm인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지.
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KR101377049B1 (ko) * 2012-10-29 2014-03-26 주식회사 포톤와트 염료감응 태양전지용 유기염료 및 이를 이용한 태양전지
KR101494603B1 (ko) * 2013-03-22 2015-02-26 재단법인대구경북과학기술원 트리페닐-벤젠트리아민 염료 및 이를 포함하는 염료감응 태양전지
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008226505A (ja) * 2007-03-09 2008-09-25 Toyo Ink Mfg Co Ltd フェナントロチオフェン系化合物、および、その用途、ならびに製造方法

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