KR101760928B1 - Organic dye having heteroleptic electron acceptors and dye-sensitized solar cell including the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 이종 전자수용체 포함 유기염료를 제공한다.
[화학식 1]

Figure 112015122127410-pat00014

본 발명에 따른 이종 전자수용체 포함 유기염료는, 이종(heteroleptic) 전자 공여체를 도입하여 흡광된 에너지를 염료분자로 전달하는 에너지 안테나(Antenna)로 사용하며, 이종(heteroleptic) 전자 수용체를 도입하여 흡광 메커니즘에 참가하는 LUMO의 수를 증가시켜 가시광선 전영역의 파장을 고르게 흡수할 수 있어 광전성능이 우수하다. The present invention provides a heterogeneous electron acceptor-containing organic dye represented by the following general formula (1).
[Chemical Formula 1]
Figure 112015122127410-pat00014

The organic electron acceptor-containing organic dye according to the present invention is used as an energy antenna for transferring absorbed energy to a dye molecule by introducing a heteroleptic electron donor, introducing a heteroleptic electron acceptor, The number of LUMOs participating in the visible light region can be increased, and the wavelength of the entire visible light region can be uniformly absorbed, so that the photoelectric performance is excellent.

Description

이종 전자수용체 포함 유기염료 및 이를 포함하는 염료감응형 태양전지{ORGANIC DYE HAVING HETEROLEPTIC ELECTRON ACCEPTORS AND DYE-SENSITIZED SOLAR CELL INCLUDING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a dye-sensitized solar cell and a dye-sensitized solar cell comprising the same,

본 발명은 이종의 전자수용체를 포함하는 유기염료 및 이를 포함하는 염료감응형 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to organic dyes including heterogeneous electron acceptors and dye-sensitized solar cells comprising the same.

최근, 저가의 광전변환 장치(photovoltaic device)로서, 염료감응형 태양전지(dye-sensitized solar cells, DSSCs)에 많은 관심이 쏠리고 있다. 염료감응형 태양전지는 실리콘 웨이퍼 기판을 이용하는 반도체 태양전지와는 달리 유기염료와 나노기술을 이용해 햇빛을 전기로 바꿔주는 3세대 태양전지로서, 태양빛에 의해 흥분되면 전자를 방출하는 유기염료를 포함하여 생성되는 전자들을 반도체로 이동시켜 전류를 발생시킨다. Recently, attention has been paid to dye-sensitized solar cells (DSSCs) as a low-cost photovoltaic device. The dye-sensitized solar cell is a third-generation solar cell that converts sunlight into electricity using organic dyes and nanotechnology, unlike semiconductor solar cells that use silicon wafer substrates. It contains organic dyes that emit electrons when excited by sunlight. To generate electrons.

종래에는 상기와 같은 염료감응형 태양전지의 안정성 및 운영능력을 향상시키기 위한 연구가 지속되어 왔으며, 염료감응형 태양전지의 구성요소들 중에서도 광감응체 염료(dye sensitizer)가 염료감응형 태양전지의 안정성과 에너지 전환효율에 상당히 영향을 미치는 중요한 요소로 작용한다고 알려져 있다.In the past, studies have been made to improve the stability and operational capability of the above-described dye-sensitized solar cell. Among the components of the dye-sensitized solar cell, a dye sensitizer is a dye- It is known to act as an important factor that has a considerable effect on stability and energy conversion efficiency.

최근, 페로브스카이트 구조의 염료(perovskite dye)가 염료감응형 태양전지의 효율을 15% 정도까지 향상시키는 것으로 알려져 있으며, 아연 포르피린 염료(zinc porphyrin dye)가 코발트(II/III)트리스(바이피리딜) 기반 산화환원 전해액(Co(II/III)tris(bipyridyl)-based redox electrolyte)과 함께 염료감응형 태양전지의 효율을 12% 이상 향상시키며, 루테늄 폴리피리딜 염료 또한 전해액으로서 볼타식 요오드화물/삼요오드화물 혼합물과 함께 염료감응형 태양전지의 효율을 11% 정도 향상시키는 것으로 알려져 있다.Recently, it has been known that perovskite dye improves the efficiency of a dye-sensitized solar cell up to about 15%, and a zinc porphyrin dye is cobalt (II / III) tris (bis Based redox electrolyte (Co (II / III) tris (bipyridyl) -based redox electrolyte), the efficiency of the dye-sensitized solar cell is improved by more than 12%, the ruthenium polypyridyl dye is also used as an electrolyte, It is known that the efficiency of the dye-sensitized solar cell is improved by about 11% together with the cargo / triiodide mixture.

그러나, 상기와 같이 아연 또는 루테늄 복합체 등을 포함하는 금속 기반의 염료는 환경친화적이지 못하고, 비용 효율면에서 적합하지 못한 문제점이 있다. However, metal-based dyes including zinc or ruthenium complexes as described above are not environmentally friendly and are not suitable in terms of cost efficiency.

이에 따라, 높은 몰흡광계수(molar extinction coefficient)를 가지고 간단하게 합성 및 분리가 가능하며, 저비용과 환경친화적이라는 장점을 가진 비금속 유기염료가 금속 기반의 염료를 대체할 수 있을 것으로 주목받고 있다.Accordingly, non-metallic organic dyes having merits of high molar extinction coefficient and simple synthesis and separation, low cost, and environmental friendliness have been attracting attention as substitutes for metal-based dyes.

일례로, 염료감응형 태양전지의 염료로 쿠마린계, 메로시아닌계, 인돌린계, 포르피린계, 플루오린계 기반 유기염료 등과 같은 수많은 비금속계 유기염료가 개발되어 왔으며, 광전환 특성이 우수한 것으로 알려져 있다. 공여체-파이 결합 링커 수용체 구조(donor-π conjugated linker-acceptor(D-π-A) structure)는 일반적으로 비금속계 유기염료로 사용되고 있다.For example, a number of non-metallic organic dyes such as coumarin, merocyanine, indolin, porphyrin, and fluorine based organic dyes have been developed as dyes for dye-sensitized solar cells and are known to have excellent light conversion characteristics . Donor-pi conjugated linker-acceptor (D-π-A) structures are commonly used as non-metallic organic dyes.

하지만, 상기한 염료는 한정적인 흡수영역으로 인해 몰흡광계수가 낮아 단락전류량을 증가시키기 어려워 낮은 에너지 변환 효율을 보이는 단점이 있어 이를 보완할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.However, since the above-mentioned dye has a low molar extinction coefficient due to a limited absorption region, it is difficult to increase the amount of short-circuit current and thus has a disadvantage of low energy conversion efficiency.

한국공개특허 제10-2015-0066834호 (공개일 : 2015.06.17)Korean Patent Publication No. 10-2015-0066834 (Publication date: June 17, 2015) 한국공개특허 제10-2015-0040443호 (공개일 : 2015.04.15)Korean Patent Laid-Open No. 10-2015-0040443 (Publication date 2014.04.15) 한국공개특허 제10-2014-0059876호 (공개일 : 2014.05.19)Korean Patent Publication No. 10-2014-0059876 (Publication date: May 19, 2014) 한국공개특허 제10-2011-0086272호 (공개일 : 2011.07.28)Korean Patent Publication No. 10-2011-0086272 (published on July 28, 2011)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 가시광선의 RGB 전영역의 파장을 흡수할 수 있어 높은 에너지 변화 효율을 나타내는 유기염료에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a technical content of organic dyes capable of absorbing wavelengths of all RGB regions of visible light.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서, 하기 화학식 1로 표시되는 이종(heteroleptic) 전자수용체 포함 유기염료를 제공한다.In order to accomplish the above-mentioned technical object, there is provided an organic dye containing a heteroleptic electron acceptor represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112015122127410-pat00001
Figure 112015122127410-pat00001

또한, 상기 유기염료는 350 내지 750 nm 파장의 빛을 흡수하는 것을 특징으로 한다.In addition, the organic dye absorbs light having a wavelength of 350 to 750 nm.

또한, 상기 유기염료는 350 내지 750 nm 파장의 빛에서 광포집 효율(light harvesting efficiency, LHE)이 0.95 이상인 것을 특징으로 한다.In addition, the organic dye has a light harvesting efficiency (LHE) of 0.95 or more at a wavelength of 350 to 750 nm.

또한, 상기 유기염료는 자외선-가시광선(UV-vis) 흡광 스펙트럼의 397.1 nm, 503.9 nm 및 620.5 nm의 파장에서 최대 흡수 피크가 나타나는 것을 특징으로 한다.Further, the organic dye is characterized in that a maximum absorption peak appears at a wavelength of 397.1 nm, 503.9 nm and 620.5 nm of an ultraviolet-visible (UV-vis) absorption spectrum.

또한, 상기 유기염료는 397.1 nm 파장의 빛에서 몰흡광계수(molar extinction coefficient)가 1 × 105 M-1/cm 이상인 것을 특징으로 한다.The organic dye has a molar extinction coefficient of 1 × 10 5 M -1 / cm or more in a light having a wavelength of 397.1 nm.

또한, 상기 유기염료는 밴드갭이 1.79 eV인 것을 특징으로 한다.Further, the organic dye has a band gap of 1.79 eV.

또한, 본 발명은 상기에 기재된 이종 전자수용체 포함 유기염료를 담지시킨 산화물 반도체 입자를 포함하는 염료감응형 태양전지용 광전극을 제공한다.The present invention also provides a photo-electrode for a dye-sensitized solar cell comprising oxide semiconductor particles in which the above-described heterogeneous electron acceptor-containing organic dye is supported.

또한, 상기 산화물 반도체 입자는 산화티탄, 산화주석, 산화아연, 산화텅스텐, 산화지르코늄, 산화갈륨, 산화인듐, 산화이트륨, 산화니오븀, 산화탄탈럼 및 산화바나듐으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.The oxide semiconductor particles may be at least one selected from titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, tungsten oxide, zirconium oxide, gallium oxide, indium oxide, yttrium oxide, niobium oxide, tantalum oxide and vanadium oxide .

또한, 상기 염료감응형 태양전지용 광전극은 데옥시콜린산, 카바졸 유도체, 데히드로데옥스콜린산, 케노데옥시콜린산, 콜린산 메틸 에스테르, 콜린산 나트륨 염, 크라운 에테르, 시클로덱스트린, 칼릭사렌 및 폴리에틸렌옥시드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 공흡착제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The photoelectrode for the dye-sensitized solar cell may further comprise at least one selected from the group consisting of deoxycholic acid, a carbazole derivative, dehydrodeoxycolic acid, chenodeoxycholic acid, cholic acid methyl ester, sodium cholinic acid salt, crown ether, cyclodextrin, And at least one co-adsorbent selected from the group consisting of alumina, zirconium oxide, zirconium oxide, selenium, and polyethylene oxide.

또한, 본 발명은 상기에 기재된 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지를 제공한다.The present invention also provides a dye-sensitized solar cell comprising the photo-electrode described above.

본 발명에 따른 이종 전자수용체 포함 유기염료는, 이종(heteroleptic) 전자 공여체를 도입하여 흡광된 에너지를 염료분자로 전달하는 에너지 안테나(Antenna)로 사용하며, 이종(heteroleptic) 전자 수용체를 도입하여 흡광 메커니즘에 참가하는 LUMO의 수를 증가시켜 가시광선 전영역의 파장을 고르게 흡수할 수 있어 광전성능이 우수하다. The organic electron acceptor-containing organic dye according to the present invention is used as an energy antenna for transferring absorbed energy to a dye molecule by introducing a heteroleptic electron donor, introducing a heteroleptic electron acceptor, The number of LUMOs participating in the visible light region can be increased, and the wavelength of the entire visible light region can be uniformly absorbed, so that the photoelectric performance is excellent.

도 1은 실시예 및 비교예 1 내지 비교예 3에 따른 유기염료의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼(UV-vis spectra) 분석 결과이다.
도 2는 (a) 실시예 및 (b) 비교예 3에 따른 유기염료의 분자 궤도 에너지 준위(MO energy level) 도식적으로 나타낸 그래프이다.
도 3은 (a) 실시예 및 (b) 비교예 3에 따른 유기염료의 분자 궤도의 전하 분포(electron distribution)를 도식적으로 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예에 따른 유기염료의 분자내 에너지 전이 과정을 도식적으로 나타낸 도면이다.
Fig. 1 shows the results of UV-vis spectra analysis of the organic dyes according to Examples and Comparative Examples 1 to 3. Fig.
2 is a graph schematically showing the molecular energy level (MO energy level) of the organic dye according to Example (a) and Comparative Example 3 (b).
3 is a graph schematically showing the electron distribution of the molecular orbital of the organic dye according to Example (a) and Comparative Example 3 (b).
4 is a diagram schematically illustrating the intramolecular energy transfer process of an organic dye according to an embodiment.

이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은, 하기 화학식 1로 표시되는 이종(heteroleptic) 전자수용체 포함 유기염료를 제공한다.The present invention provides an organic dye comprising a heteroleptic electron acceptor represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112015122127410-pat00002
Figure 112015122127410-pat00002

본 발명에 따른 이종 전자수용체 포함 유기염료는 이종의 전자 수용체(heteroleptic electron acceptor)로서 시아노아크릴산(cyanoacrylic acid) 및 인돌리늄(indolinum)이 도입된 코어 TPA 구조에 추가적으로 페노티아진(PTZ)을 안테나 그룹으로 도입한 구조를 가진다.The heterogeneous electron acceptor organic dyes according to the present invention include a core TPA structure in which cyanoacrylic acid and indolinum are introduced as heteroleptic electron acceptors, and a phenothiazine (PTZ) Group.

따라서, 본 발명에 따른 이종 전자수용체 포함 유기염료는, 이종 전자 수용체(heteroleptic electron receptor) 및 이종 전자 공여체(heteroleptic electron donor)를 도입한 A-D-A 형태의 유기염료로서, 이종 전자 공여체가 흡광된 에너지를 유기염료 분자로 전달하는 에너지 안테나(Antenna)로 역할을 하며, 이종 전자 수용체가 도입되어 흡광 메커니즘에 참가하는 LUMO의 수를 증가시켜 350 내지 750 nm 파장의 빛, 즉, 가시광선 영역의 전파장의 빛을 흡수할 수 있으며, 상기한 파장 범위의 빛에서 광포집 효율(light harvesting efficiency, LHE)이 0.95 이상으로 양자 효율(incident photon-to-current conversion efficiency, IPCE) 또는 광포집 효율(light-harvesting efficiency, LHE) 등의 광전성능이 우수하다. Accordingly, the organic electron acceptor-containing organic dye according to the present invention is an ADA-type organic dye introduced with a heteroleptic electron receptor and a heteroleptic electron donor, It acts as an energy antenna that transfers to the dye molecule. It introduces a heterogeneous electron acceptor and increases the number of LUMOs participating in the light absorbing mechanism, so that the light of 350 to 750 nm wavelength, that is, the light of the field of visible light, Light-harvesting efficiency (LHE) is higher than 0.95 in the above-mentioned wavelength range, and the incident photon-to-current conversion efficiency (IPCE) or light- LHE).

특히, 상기 유기염료는 397.1 nm, 503.9 nm 및 620.5 nm의 파장의 빛에서 최대 흡수 피크를 나타내며, 397.1 nm 파장의 빛에서 몰흡광계수(molar extinction coefficient)가 1 × 105 M-1/cm 이상으로 우수한 광전성능을 나타내며, 밴드갭이 감소되어 바람직하게는 1.79 eV의 밴드갭을 가진다.Particularly, the organic dye exhibits the maximum absorption peak in the light of wavelengths of 397.1 nm, 503.9 nm and 620.5 nm, and has a molar extinction coefficient of 1 × 10 5 M -1 / cm or more in the light of 397.1 nm wavelength Exhibits excellent photoelectric performance and has a band gap of 1.79 eV, which is preferably reduced.

또한, 본 발명은 상기한 이종 전자수용체 포함 유기염료를 담지시킨 산화물 반도체 입자를 포함하는 태양전지용 광전극을 제공한다.The present invention also provides a photoelectrode for a solar cell comprising oxide semiconductor particles in which the above-described heterogeneous electron acceptor-containing organic dye is supported.

상기한 태양전지용 광전극은 기판상에 산화물 반도체 입자를 코팅하여 박막층을 형성시키고, 상기 박막층에 상기한 유기염료가 담지된 형태일 수 있으며, 광전극의 형성을 위해 상기 박막층은 스프레이 코팅 등의 통상적인 박막층 형성방법을 통해 형성시킬 수 있다.The photoelectrode for a solar cell may be formed by coating oxide semiconductor particles on a substrate to form a thin film layer, and the organic dye may be supported on the thin film layer. In order to form the photoelectrode, Can be formed through a thin film layer forming method.

또한, 상기 박막층으로 형성된 산화물 반도체 입자에 유기염료를 담지시키는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 대표적인 예로, 상기 유기염료를 포함하는 용액에 박막층이 형성된 기판을 침지하는 방법을 통해 상기 산화물 반도체 입자에 유기염료를 담지시켜 태양전지용 광전극이 형성되도록 구성할 수 있다.The method of supporting the organic dye on the oxide semiconductor particles formed of the thin film layer is not particularly limited. As a typical example, an organic dye may be supported on the oxide semiconductor particles by immersing a substrate having a thin film layer formed on a solution containing the organic dye to form a photoelectrode for a solar cell.

상기 산화물 반도체 입자는 산화티탄, 산화주석, 산화아연, 산화텅스텐, 산화지르코늄, 산화갈륨, 산화인듐, 산화이트륨, 산화니오븀, 산화탄탈럼, 산화바나듐 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.The oxide semiconductor particles may be titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, tungsten oxide, zirconium oxide, gallium oxide, indium oxide, yttrium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, vanadium oxide or a mixture thereof.

또한 본 발명에 따른 태양전지용 광전극은 산화물 반도체 미립자에 상기 유기염료를 담지시킬 때, 유기염료 간의 결합을 방지시킬 수 있는 공흡착제를 더 포함하도록 구성하여 산화물 반도체 입자 표면에 발생할 수 있는 응집을 방지하여 태양전지용 광전극의 광전성능 감소를 방지하도록 구성할 수 있다. Further, the photoelectrode for a solar cell according to the present invention may further include a co-adsorbent to prevent binding between the organic dyes when the organic semiconductor dye is supported on the oxide semiconductor fine particles, thereby preventing aggregation on the surface of the oxide semiconductor particles Thereby preventing a decrease in photoelectric performance of the photoelectrode for the solar cell.

상기한 공흡착제로는 데옥시콜린산, 카바졸 유도체, 데히드로데옥스콜린산, 케노데옥시콜린산, 콜린산 메틸 에스테르, 콜린산 나트륨 염, 크라운 에테르, 시클로덱스트린, 칼릭사렌, 폴리에틸렌옥시드 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.Examples of the above-mentioned co-adsorbent include deoxycholic acid, carbazole derivatives, dehydrodeoxycolic acid, chenodeoxycholic acid, cholic acid methyl ester, sodium cholinic acid salt, crown ether, cyclodextrin, calicaren, polyethylene oxide Or a mixture thereof.

또한, 본 발명은, 상기에 기재된 기재된 태양전지용 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지를 제공한다.The present invention also provides a dye-sensitized solar cell comprising the photo-electrode for a solar cell described above.

일례로, 상기한 염료감응형 태양전지는 전도성 투명 기판 및 상기한 유기염료 및 산화물 반도체 입자를 광흡수층을 포함하는 태양전지용 광전극; 상기 광흡수층이 형성된 광전극에 대향하여 배치되는 제2전극; 및 상기 광전극과 제2전극 사이의 공간에 위치하는 전해질을 포함하도록 구성된 염료감응형 태양전지일 수 있다.For example, the dye-sensitized solar cell includes a conductive transparent substrate, the organic dye and the oxide semiconductor particles, the photo-electrode for a solar cell including a light absorbing layer; A second electrode disposed opposite to the optical electrode on which the light absorbing layer is formed; And an electrolyte positioned in a space between the photoelectrode and the second electrode.

태양전지 등의 광기전 장치의 흡수 특성은 사용되는 유기염료의 흡수파장에 따른 양자 효율(incident photon-to-current conversion efficiency, IPCE) 또는 광포집 효율(light-harvesting efficiency, LHE)에 영향을 받는다. The absorption characteristics of photovoltaic devices such as solar cells are affected by the incident photon-to-current conversion efficiency (IPCE) or light-harvesting efficiency (LHE) depending on the absorption wavelength of the organic dye used .

따라서, 상기한 염료감응형 태양전지는 광포집 효율이 높은 유기염료를 담지한 광전극을 포함하여 350 내지 750 nm 파장의 빛을 흡수하여 가시광선 전영역의 파장의 빛을 흡수할 수 있어 높은 에너지 변화 효율을 나타낸다.Therefore, the above-described dye-sensitized solar cell can absorb light having a wavelength ranging from 350 nm to 750 nm by absorbing light having a wavelength ranging from 350 nm to 750 nm, including a photoelectrode carrying an organic dye having a high photo- Indicating the change efficiency.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다. 제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The embodiments presented are only a concrete example of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

<실시예><Examples>

실시예에 따른 유기염료는 하기와 같은 방법을 통해 제조하였다.The organic dyes according to the examples were prepared by the following method.

하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 시나밀 트리페닐 포스포늄 브로마이드(cinnamyl triphenyl phosphonium bromide)와 N-프로필 히드록시 피노티아진(N-propyl hydroxy phenothiazine)을 n-부틸리튬(N-Butyllithium, n-BuLi) 및 테트라하이드로 퓨란(Tetrahydrofuran, THF)과 혼합하여 화합물 A를 제조하였다. As shown in Reaction Scheme 1, cinnamyl triphenyl phosphonium bromide and N-propyl hydroxy phenothiazine were reacted with n-butyllithium (n-BuLi) ) And tetrahydrofuran (THF).

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112015122127410-pat00003
Figure 112015122127410-pat00003

또한, 하기 반응식 2에 나타낸 바와 같이, 4-브로모 페놀(4-bromo phenol), 3-이소프로폭시-4-메틸-3-사이클로부텐-1,2-디온(3-isopropoxy-4-methyl-3-cyclobutene-1,2-dione), 트리에틸아민(triethylamine, Et3N) 및 아세트산 무수물(acetic anhydride, Ac2O)을 혼합하여 전구체를 제조한 후, 상기 전구체에 벤젠(benzene), 부탄올(butanol)을 첨가해 리플럭스하여 화합물 B를 제조하였다.Further, as shown in the following Reaction Scheme 2, 4-bromo phenol, 3-isopropoxy-4-methyl -3-cyclobutene-1,2-dione, triethylamine (Et 3 N) and acetic anhydride (Ac 2 O) were mixed to prepare a precursor. Then, benzene, Compound B was prepared by refluxing with butanol.

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure 112015122127410-pat00004
Figure 112015122127410-pat00004

또한, 하기 반응식 3에 나타낸 바와 같이, 2,5-디메틸티오펜-올(2,5-dimethylthiophen-ol)을 포타슘터셔리부톡사이드(Potassium tert-butoxide, tBuOK), THF 및 아미노-디에톡시옥시포타실-벤젠(amino-diethoxy-oxypotassyl-benzene)와 혼합하여 전구체를 제조하고, 제조한 전구체를 피페리딘(piperidine) 및 3-아미노-1-프로판올(3-amino-1-propanol)과 혼합하여 화합물 C를 제조하였다.Also, 2,5-dimethylthiophen-ol can be reacted with potassium tert-butoxide (tBuOK), THF and amino-diethoxyoxy And a precursor is prepared by mixing the precursor with piperidine and 3-amino-1-propanol by mixing with an amino-diethoxy-oxypotassyl-benzene. To prepare Compound (C).

[반응식 3][Reaction Scheme 3]

Figure 112015122127410-pat00005
Figure 112015122127410-pat00005

또한, 하기 반응식 4에 나타낸 바와 같이, 상기 화합물 C에 Pd2(dba)3, S-phos, tBuOK 및 화합물 A를 첨가하여 반응시킨 후, 상기 화합물 C에 Pd2(dba)3, S -phos, tBuOK 및 화합물 B를 첨가한 후, 반응시켜 시아노아크릴산(cyanoacrylic acid) 및 인돌리늄(indolinum)이 이종의 전자 이중 수용체(heteroleptic dual electron acceptor)로 도입된 코어 TPA 구조에 페노티아진(PTZ)이 안테나로 도입된 유기염료를 제조하였다.Further, Pd 2 (dba) to the compound C, as shown in Scheme 4, 3, S-phos, tBuOK and after the addition of compound A by reaction, Pd 2 (dba) 3 in the compound C, S -phos , tBuOK and compound B were added and reacted to give phenothiazine (PTZ) to the core TPA structure in which cyanoacrylic acid and indolinum were introduced into a heteroleptic dual electron acceptor. The organic dyes introduced with this antenna were prepared.

[반응식 4][Reaction Scheme 4]

Figure 112015122127410-pat00006
Figure 112015122127410-pat00006

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

실시예와 동일한 방법을 이용하여 제조된 화합물 C에 Pd2(dba)3, S-phos 및 tBuOK를 첨가한 후, 반응시켜 하기 화학식 2로 표시되는 시아노아크릴산이 도입된 코어 TPA 구조의 비교예 1에 따른 유기염료를 제조하였다.Pd 2 (dba) 3 , S-phos and tBuOK were added to Compound C prepared by using the same method as in Example and then reacted to obtain a core TPA structure in which cyanoacrylic acid was introduced 1 was prepared.

[화학식 2](2)

Figure 112015122127410-pat00007
Figure 112015122127410-pat00007

<비교예 2>&Lt; Comparative Example 2 &

실시예와 동일한 방법을 이용하여 제조된 화합물 B에, 벤젠, Pd2(dba)3, S-phos 및 tBuOK를 첨가한 후, 반응시켜 하기 화학식 3으로 표시되는 유기염료를 제조하였다.Benzene, Pd 2 (dba) 3 , S-phos and tBuOK were added to the compound B prepared by using the same method as in the examples, and then reacted to prepare an organic dye represented by the following formula (3).

[화학식 3](3)

Figure 112015122127410-pat00008
Figure 112015122127410-pat00008

<비교예 3>&Lt; Comparative Example 3 &

실시예와 동일한 방법을 이용하여 제조된 화합물 C에 화합물 B, Pd2(dba)3, S-phos 및 tBuOK를 첨가한 후, 반응시켜 하기 화학식 4로 표시되는 시아노아크릴산 및 인돌리늄이 도입된 코어 TPA 구조의 유기염료를 제조하였다.Compound B, Pd 2 (dba) 3 , S-phos and tBuOK were added to Compound C prepared by using the same method as in Example, and then reacted to obtain cyanoacrylic acid and indolinium An organic dye having a core TPA structure was prepared.

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112015122127410-pat00009
Figure 112015122127410-pat00009

<실험예 1> 유기염료의 흡수 스펙트럼 분석Experimental Example 1: Absorption spectrum analysis of organic dyes

실시예 및 비교예 1 내지 3에 따른 유기염료의 흡수 스펙트럼 분석을 위해, 자외선-가시광선 분광광도계(UV-VIS spectrophotometer)를 이용하여, 300 내지 800 nm 파장 영역에서 에탄올 내 유기염료의 흡수 스펙트럼(absorption spectrum)을 분석하였으며, 분석결과를 도 1에 나타내었다.For the absorption spectrum analysis of the organic dyes according to Examples and Comparative Examples 1 to 3, the absorption spectrum of organic dyes in ethanol in a wavelength region of 300 to 800 nm was measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer (UV-VIS spectrophotometer) absorption spectrum, and the results of the analysis are shown in FIG.

도 1에 나타난 바와 같이, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 유기염료는 HOMO → LUMO 전이가 나타나는 최저 흡수 피크가 각각 495 nm 및 635 nm에서 나타나는 것으로 확인되었다. 반면에, 실시예 및 비교예 3에 따른 유기염료는 세 가지 흡수 피크가 나타났다. As shown in FIG. 1, organic dyes according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were found to exhibit the lowest absorption peaks at 495 nm and 635 nm, respectively, in which HOMO? LUMO transition occurs. On the other hand, the organic dyes according to Examples and Comparative Example 3 showed three absorption peaks.

비교예 3의 유기염료의 경우, 이종 전하 수용체(heteroleptic electron acceptor)의 주요한 흡수 피크는 대략 610 nm 및 485 nm에서 나타났으며, 390 nm 정도에서 약한 흡수 피크가 나타났다.In the case of the organic dye of Comparative Example 3, the main absorption peaks of the heteroleptic electron acceptor were found at about 610 nm and 485 nm and a weak absorption peak at about 390 nm.

실시예에 따른 유기염료의 경우, 이종 안테나 그룹이 도입되어 620 nm, 505 nm 및 400 nm에서 각각 주요 피크가 나타났다. 실시예에 따른 유기염료의 전체적인 흡수 밴드는 비교예 1 내지 3에 따른 유기염료보다 강한 강도를 가지는 것으로 나타났으며, 실시예에 따른 유기염료의 광흡수도가 가장 우수하여 실시예의 유기염료의 경우, 안테나 분자가 도입되어 390 nm 정도에서 높은 몰흡광계수(molar extinction coefficient, M-1/cm)를 나타내고, 가시광선의 RGB 전영역의 파장의 빛을 효과적으로 흡수할 수 있음을 확인할 수 있어, 비교예 1 내지 3에 따른 유기염료에 비해 광흡수도(absorbance)가 우수하다는 사실을 확인할 수 있었다. For the organic dyes according to the examples, a heterogeneous antenna group was introduced and the major peaks at 620 nm, 505 nm and 400 nm, respectively. The overall absorption bands of the organic dyes according to the examples were found to be stronger than those of the organic dyes according to Comparative Examples 1 to 3 and the light absorption of the organic dyes according to the Examples was the most excellent, , It can be confirmed that a molar extinction coefficient (M -1 / cm) at 390 nm is introduced by introducing the antenna molecule, and the light of the wavelength of the entire RGB region of visible light can be effectively absorbed, It was confirmed that the light absorbance was superior to the organic dyes according to 1 to 3.

<실험예 2> 유기염료의 광전성능, 에너지 전위 특성 등의 평가&Lt; Experimental Example 2 > Evaluation of photoelectric performance and energy potential characteristics of organic dyes

상기 실험예 1의 흡수 스펙트럼 측정과 별도로, 실시예 및 비교예 1 내지 3에 따른 유기염료 각각에 대해, 바닥상태(ground state)인 류테늄 염료의 밀도 범함수 이론(density functional theory, DFT) 및 시간 종속 밀도 범함수 이론(time-dependent density functional theory, TD-DFT) 계산을 수행하여, 350 nm 이상의 파장에서의 흡수 에너지, 진동자 강도(oscillator strength, f), 분자궤도(molecular orbital, MO) 기여 측면에서의 주요 에너지 전이 기구(major composition) 및 에너지 전이 특성(transition character)에 대한 분석 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.Apart from the absorption spectrum measurement of Experimental Example 1, for each of the organic dyes according to Examples and Comparative Examples 1 to 3, the density functional theory (DFT) of the ground state ruthenium dye Time-dependent density functional theory (TD-DFT) calculations are performed to show the absorption energy, oscillator strength (f), molecular orbital (MO) contribution at wavelengths above 350 nm Table 1 shows the analysis results of the major composition and transition character on the side.

Figure 112015122127410-pat00010
Figure 112015122127410-pat00010

표 1에 나타낸 바와 같이, 도 1에 나타난 흡수 피크에서 분자내 전하전달(intramolecular charge-transfer, ICT) 및 π→π* 전이의 두 가지 전이가 우세하였다. As shown in Table 1, two transitions, intramolecular charge-transfer (ICT) and π → π * transfer, dominated the absorption peaks shown in FIG.

실시예에 따른 유기염료의 장파장 지점에서 흡수 피크는 ICT이 우세하며, 단파장 지점에서의 흡수 피크는 π→π* 전이가 우세한 것으로 확인되었다. ICT은 공여체 및 수용체 사이에 위치하며, π→π* 전이는 안테나의 영향으로 인해 이중 공여체의 내부에 위치하였다.It has been confirmed that the absorption peak at the long wavelength side of the organic dye according to the embodiment is dominated by ICT, and the absorption peak at the short wavelength side is dominated by the π → π * transition. ICT is located between the donor and the receiver, and the π → π * transition is located inside the double donor due to the influence of the antenna.

또한, 분자궤도 기여(MO contribution)에 관한 주요 비율(major composition)을 분석 결과, 비교예 3의 유기염료는 도 1의 흡수 스펙트럼에서 나타난 주요한 흡수 피크인 610 nm 및 485 nm의 피크에서 HOMO → LUMO 전이, HOMO → LUMO+1 전이가 각각 나타나고, 390 nm 정도에서 HOMO-1 → LUMO+1가 나타나는 것으로 확인되었다.Further, as a result of analysis of the major composition regarding the MO contribution, the organic dye of Comparative Example 3 showed HOMO? LUMO (?) At the peaks of 610 nm and 485 nm, which are the main absorption peaks shown in the absorption spectrum of FIG. Transition, and HOMO → LUMO + 1 transition, respectively, and HOMO-1 → LUMO + 1 appeared at 390 nm.

이종의 안테나 그룹이 도입된 실시예의 유기염료의 경우, 세 가지 주요 피크가 나타났으며, 도 1의 흡수 스펙트럼에서 나타난 주요한 흡수 피크와 동일하게 620 nm 정도에서 HOMO-1 → LUMO 및 HOMO → LUMO 전이가 나타났고, 505 nm 및 400 nm 정도에서 HOMO → LUMO+1 및 HOMO → LUMO+2 전이가 각각 나타나는 것으로 확인되었다(표 1). 실시예의 유기염료의 전반적인 흡수 밴드가 다른 염료들에 비해 더욱 강한 강도를 가지는 것으로 확인되었으며, 실시예의 유기염료가 최고의 흡수능을 보이는 것으로 나타났다.In the case of the organic dye of the example in which the heterogeneous antenna group was introduced, three main peaks were observed. HOMO-1 - &gt; LUMO and HOMO - &gt; LUMO transition at 620 nm, which is the same as the main absorption peak shown in the absorption spectrum of FIG. And HOMO → LUMO + 1 and HOMO → LUMO + 2 metastases at 505 nm and 400 nm, respectively (Table 1). The overall absorption bands of the organic dyes of the Examples were found to be stronger than those of the other dyes, and the organic dyes of the Examples showed the highest absorption capacity.

또한, 실시예 및 비교예 3에 따른 유기염료의 분자궤도 에너지 준위(molecular orbital energy level)를 분석하였으며, 분석 결과를 도 2에 나타내었다. The molecular orbital energy levels of the organic dyes according to Examples and Comparative Example 3 were analyzed. The results of the analysis are shown in FIG.

유기염료의 분자궤도 에너지 준위 분석을 위해, -3.44 eV의 전도대(conduction band, CB)를 가지는 이산화티탄(TiO2)을 반도체로 사용하였다. 염료 분자의 LUMO 수준이 이산화티탄의 전도대 말단보다 더 큰 음의 값이어야 염료 분자에서 TiO2 필름의 전도대로의 효율적인 전자 주입을 가능하며, HOMO 수준이 I3-/I-의 환원 전위보다 양의 값이어야 염료 분자의 재생을 가능하다.For molecular orbital energy level analysis of organic dyes, titanium dioxide (TiO 2 ) with a conduction band (CB) of -3.44 eV was used as a semiconductor. The LUMO level of the dye molecule should be a negative value that is larger than the conduction band end of the titanium dioxide, so that efficient electron injection of the conduction path of the TiO 2 film in the dye molecule is possible and the HOMO level is higher than the reduction potential of I 3- / I - Value, it is possible to regenerate the dye molecule.

도 2에 나타난 바와 같이, 실시예 및 비교예 3에 따른 유기염료의 LUMO 레벨은 이산화티탄의 LUMO 레벨 보다 높은 곳에 위치하였다. 그러므로, 모든 염료는 이산화티탄으로 전하를 주입하기 위한 충분한 구동력(driving force)을 가지는 것으로 확인되었다. As shown in FIG. 2, the LUMO levels of the organic dyes according to Examples and Comparative Example 3 were higher than the LUMO level of titanium dioxide. Therefore, it has been confirmed that all the dyes have sufficient driving force to inject electric charges into titanium dioxide.

실시예에 따른 유기염료의 경우, PTZ 안테나 분자(moiety)의 도입으로 인해 HOMO과 추가적인 HOMO-1 상호작용이 발생하여 실시예에 따른 유기염료의 HOMO 에너지 준위가 비교예 3에 따른 유기염료의 HOMO 에너지 준위보다 증가하였다. 이종 전하 공여체가 도입된 실시예에 따른 유기염료의 HOMO 준위가 증가한 것은 단일 전하 공여체 그룹이 도입된 비교예 3에 따른 유기염료의 HOMO 준위 보다 높은 이유를 설명할 수 있다. 이와 같은 결과는 추가적으로 도입된 안테나 그룹에 의해 실시예에 따른 유기염료의 에너지 밴드 갭이 감소되었다는 사실을 나타내며, 실시예에 따른 유기염료의 에너지 밴드갭의 감소는 도 1에 나타난 흡수 스펙트럼에서도 확인할 수 있는 바와 같이, 에너지 밴드가 비교예 3에 따른 유기염료의 스펙트럼에 비해 적색편이(red-shifted)되었음을 확인할 수 있다.In the case of the organic dyes according to the embodiments, additional HOMO-1 interaction with HOMO occurs due to the introduction of the PTZ antenna moiety, so that the HOMO energy level of the organic dye according to the embodiment is higher than that of the organic dye according to Comparative Example 3 Energy level. The increase in the HOMO level of the organic dye according to the embodiment in which the hetero-charge donor is introduced can explain why the HOMO level of the organic dye according to Comparative Example 3 in which a single charge donor group is introduced is higher than that of the organic dye according to the embodiment. These results show that the energy bandgap of the organic dye according to the embodiment is reduced by the additionally introduced antenna group, and the reduction of the energy band gap of the organic dye according to the embodiment is also confirmed in the absorption spectrum shown in FIG. As can be seen, the energy band was red-shifted compared to the spectrum of the organic dye according to Comparative Example 3. [

또한, 밀도 범함수 이론 계산을 통해 실시예 및 비교예에 따른 유기염료의 전자 분포 및 분자 구조를 분석하였으며, 분석 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3(a)는 비교예 3에 따른 유기염료의 구조이며, 도 3(b)는 실시예에 따른 유기염료의 구조이다. The electron distribution and molecular structure of the organic dyes according to Examples and Comparative Examples were analyzed through the calculation of the density function function theory, and the analysis results are shown in FIG. Fig. 3 (a) shows the structure of the organic dye according to Comparative Example 3, and Fig. 3 (b) shows the structure of the organic dye according to the embodiment.

도 3에 나타난 바와 같이, 실시예 및 비교예 3에 따른 유기염료는 몇 가지 경계 분자궤도(frontier MOs)의 전하 분포를 나타냈다. As shown in FIG. 3, the organic dyes according to Examples and Comparative Example 3 exhibited charge distributions of several boundary molecular orbits (frontier MOs).

비교예 3에 따른 유기염료의 HOMO 및 HOMO-1에서는 전자들이 TPA와 전체 전하 공여체 부분으로 주로 옮겨지는 것을 분자 궤도 분석으로 확인할 수 있었다. LUMO는 주로 인돌리늄이 고정된 부분에 위치하였다. LUMO+1은 페닐 링커가 부착된 시아노아크릴 분자 상에 위치되었다.In the HOMO and HOMO-1 of organic dyes according to Comparative Example 3, molecular orbital analysis confirmed that electrons were mainly transferred to TPA and the entire charge donor moiety. LUMO was mainly located in the fixed region of indolinium. LUMO + 1 was placed on the cyanoacrylic molecule with the phenyl linker attached.

실시예에 따른 유기염료의 경우, 이종 안테나 그룹의 도입으로 분자궤도의 구조가 비교예 3에 따른 유기염료의 분자궤도의 구조와 유사하였다. 그러나, 실시예에 따른 유기염료의 LUMO+2은 PTZ 안테나에서 TPA 공여체까지 위치되었다. 이것은 도 1에 나타낸 바와 같이, 실시예에 따른 유기염료에는 PTZ 안테나에 의해 LUMO+2가 유도되었고, PTZ 안테나가 대략 400 nm 정도의 거대 파이전이(π→π*) 흡광도에 의한 기여함을 시사하였다.In the case of the organic dye according to the embodiment, the structure of the molecular orbital was similar to that of the organic dye according to Comparative Example 3 due to the introduction of the heterogeneous antenna group. However, the LUMO + 2 of the organic dye according to the example was located from the PTZ antenna to the TPA donor. As shown in FIG. 1, LUMO + 2 was induced by the PTZ antenna in the organic dye according to the embodiment, and the contribution of the PTZ antenna due to the absorbance (π → π *) before the macromolecule of about 400 nm .

또한, 제조된 유기염료의 분자내 에너지 전이(intramolecular energy transfer, E n T)과정 및 분자내 전하 전이(intramolecular charge transfer, ICT)를 분석하였다. 분석결과 실시예에 따른 유기염료의 안테나 그룹은 염료 본체(basic dye)로 에너지를 전달하였다. Intramolecular energy transfer ( E n T ) and intramolecular charge transfer (ICT) of the prepared organic dyes were also analyzed. As a result, the antenna group of the organic dye according to the embodiment of the present invention transfers energy to the basic dye.

이와 같은 E n T은 펠스터 에너지 전이(Fㆆrster energy transfer)를 통해 발생한다. 효과적인 E n T를 위해서는, 안테나 그룹의 방출 밴드가 염료 본체의 흡수 밴드와 상당히 중첩되어야만 한다.This E n T occurs through the Fster energy transfer. For effective E n T , the emission band of the antenna group must be significantly overlapped with the absorption band of the dye body.

도 4는 실시예에 따른 유기염료의 분자내 E n T 과정을 나타낸 도면이다. 도 4에 나타난 바와 같이, 실시예에 따른 유기염료는 단파장(350 nm 내지 550 nm) 영역에서 에너지 흡수가 비교예 3에 따른 유기염료에 비해 더욱 우수한 것을 확인하였다. 또한, 실시예에 따른 유기염료의 흡수 스펙트럼은 비교예 3에 따른 유기염료의 흡수 스펙트럼에 비해 넓은 면적을 나타냈다. 이와 같은 사실을 통해 실시예에 따른 유기염료에 PTZ 안테나 그룹의 방출 밴드는 흡수 밴드에 잘 중첩되어 있기 때문에, 실시예에 따른 유기염료의 분자내 에너지 전이가 더욱 우수하다는 사실을 시사하였다. 게다가, 도 1에 나타난 바와 같이, 비교예 3에 따른 유기염료에 비해, 실시예에 따른 유기염료의 스펙트럼이 더욱 넓으며, 더욱 적색편이된 흡수 스펙트럼과 더욱 높은 몰흡광계수를 나타냈다.4 is a diagram showing the intramolecular E n T process of an organic dye according to an embodiment. As shown in Fig. 4, it was confirmed that the organic dyes according to the Examples were superior in energy absorption to organic dyes according to Comparative Example 3 in the short wavelength region (350 nm to 550 nm). In addition, the absorption spectrum of the organic dye according to the Example shows a larger area than the absorption spectrum of the organic dye according to Comparative Example 3. These facts suggest that the emission band of the PTZ antenna group in the organic dye according to the embodiment is well superimposed on the absorption band, so that the intramolecular energy transfer of the organic dye according to the embodiment is more excellent. In addition, as shown in Fig. 1, the spectrum of the organic dye according to the Example was broader than that of the organic dye according to Comparative Example 3, and exhibited a red-shifted absorption spectrum and a higher molar extinction coefficient.

시아노아크릴과 인돌리늄 분자를 이종 전자수용체를 도입한 염료 본체에 추가적으로 페노티아진(PTZ)을 안테나 그룹으로 도입한 실시예에 따른 유기염료는 안테나 그룹의 방출 밴드 및 염료 본체의 흡수 밴드를 포함하여 효과적인 분자내 E n T 및 광전성능이 우수하다는 사실을 확인할 수 있었다.The organic dyes according to the embodiments in which phenothiazine (PTZ) is introduced as an antenna group in addition to cyanoacrylate and indolinium molecules in which a heterologous electron acceptor is introduced include an emission band of the antenna group and an absorption band of the dye body , It was confirmed that the E n T in the molecule and the photoelectric performance were excellent.

광전변환 장치의 흡수 특성은 유기염료의 흡수파장에 따른 입사 광자의 전류 전환 효율(incident photon-to-current conversion efficiency, IPCE) 및 광포집 효율(light harvesting efficiency, LHE)로 평가할 수 있다. 상기 IPCE 및 광포집 효율는 하기에 나타낸 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 산출할 수 있다. The absorption characteristics of the photoelectric converter can be evaluated by incident photon-to-current conversion efficiency (IPCE) and light harvesting efficiency (LHE) according to the absorption wavelength of the organic dye. The IPCE and the photon collection efficiency can be calculated using the following equations (1) and (2).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112015122127410-pat00011
Figure 112015122127410-pat00011

[수학식 2]&Quot; (2) &quot;

Figure 112015122127410-pat00012
Figure 112015122127410-pat00012

상기에서 ηinj은 전하 주입 및 염료 재생에 따른 양자 수율(quantum yield of charge injection)이고 ηcc은 전하 수집 효율(charge collection efficiency), A는 필름의 흡수도를 각각 나타낸다. 필름의 흡수도는 흡수 스펙트럼에서 진동자 강도(oscillator strength, f)에 의해 대표될 수 있다. ηinj 및 ηcc이 100%라고 가정하면, IPCE는 LHE와 거의 동일하다고 판단할 수 있다.Where η inj is the quantum yield of charge injection due to charge injection and dye regeneration, η cc is the charge collection efficiency, and A is the absorbance of the film, respectively. The absorption of the film can be represented by the oscillator strength (f) in the absorption spectrum. Assuming that η inj and η cc are 100%, it can be concluded that IPCE is almost equal to LHE.

상기한 수학식 1 및 2를 이용하여 산출하여 표 1에 나타낸 LHE 값은 실시예에 따른 유기염료가 비교예 3에 따른 유기염료보다 더욱 높아, 실시예에 따른 유기염료가 우수하며, 실시예에 따른 유기염료의 광전성능이 다른 염료에 비해 우수하다는 사실을 확인할 수 있었다.The LHE values of the organic dyes according to Examples were higher than those of the organic dyes according to Comparative Example 3, and the LHE values shown in Table 1 were calculated using Equations 1 and 2, It was confirmed that the photoelectric performance of the organic dye according to the present invention is superior to other dyes.

Claims (10)

하기 화학식 1로 표시되는 이종(heteroleptic) 전자수용체 포함 유기염료.
[화학식 1]
Figure 112015122127410-pat00013
1. An organic dye comprising a heteroleptic electron acceptor represented by the following formula (1).
[Chemical Formula 1]
Figure 112015122127410-pat00013
제1항에 있어서,
350 내지 750 nm 파장의 빛을 흡수하는 것을 특징으로 하는 유기염료.
The method according to claim 1,
Wherein the organic dye absorbs light of a wavelength of 350 to 750 nm.
제1항에 있어서,
350 내지 750 nm 파장의 빛에서 광포집 효율(light harvesting efficiency, LHE)이 0.95 이상인 것을 특징으로 하는 유기염료.
The method according to claim 1,
Wherein the light harvesting efficiency (LHE) in light of a wavelength of 350 to 750 nm is 0.95 or more.
제1항에 있어서,
자외선-가시광선(UV-vis) 흡광 스펙트럼의 397.1 nm, 503.9 nm 및 620.5 nm의 파장에서 최대 흡수 피크가 나타나는 것을 특징으로 하는 유기염료.
The method according to claim 1,
Wherein the maximum absorption peak appears at a wavelength of 397.1 nm, 503.9 nm and 620.5 nm of an ultraviolet-visible (UV-vis) absorption spectrum.
제1항에 있어서,
397.1 nm 파장의 빛에서 몰흡광계수(molar extinction coefficient)가 1 × 105 M-1/cm 이상인 것을 특징으로 하는 유기염료.
The method according to claim 1,
Wherein the molar extinction coefficient in the light having a wavelength of 397.1 nm is 1 x 10 &lt; 5 &gt; M &lt; -1 &gt; / cm or more.
제1항에 있어서,
밴드갭이 1.79 eV인 것을 특징으로 하는 유기염료.
The method according to claim 1,
Wherein the band gap is 1.79 eV.
제1항에 기재된 이종 전자수용체 포함 유기염료를 담지시킨 산화물 반도체 입자를 포함하는 염료감응형 태양전지용 광전극.A photoelectrode for a dye-sensitized solar cell comprising oxide semiconductor particles carrying an organic dye containing a heterologous electron acceptor according to claim 1. 제7항에 있어서,
상기 산화물 반도체 입자는 산화티탄, 산화주석, 산화아연, 산화텅스텐, 산화지르코늄, 산화갈륨, 산화인듐, 산화이트륨, 산화니오븀, 산화탄탈럼 및 산화바나듐으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지용 광전극.
8. The method of claim 7,
Wherein the oxide semiconductor particles are at least one selected from titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, tungsten oxide, zirconium oxide, gallium oxide, indium oxide, yttrium oxide, niobium oxide, tantalum oxide and vanadium oxide Optical electrode for dye - sensitized solar cell.
제7항에 있어서,
데옥시콜린산, 카바졸 유도체, 데히드로데옥스콜린산, 케노데옥시콜린산, 콜린산 메틸 에스테르, 콜린산 나트륨 염, 크라운 에테르, 시클로덱스트린, 칼릭사렌 및 폴리에틸렌옥시드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 공흡착제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지용 광전극.
8. The method of claim 7,
Wherein the compound is selected from the group consisting of deoxycholinic acid, carbazole derivatives, dehydrodeoxycolic acid, chenodeoxycholic acid, cholic acid methyl ester, sodium cholinic acid salt, crown ether, cyclodextrin, The photoelectrode for a dye-sensitized solar cell according to claim 1, further comprising a co-adsorbent.
제7항에 기재된 광전극을 포함하는 염료감응형 태양전지.9. A dye-sensitized solar cell comprising the photo-electrode according to claim 7.
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