KR20070102821A - Photosensitizer for photovoltaic cell, and photovoltaic cell prepared from same - Google Patents

Photosensitizer for photovoltaic cell, and photovoltaic cell prepared from same Download PDF

Info

Publication number
KR20070102821A
KR20070102821A KR1020060034501A KR20060034501A KR20070102821A KR 20070102821 A KR20070102821 A KR 20070102821A KR 1020060034501 A KR1020060034501 A KR 1020060034501A KR 20060034501 A KR20060034501 A KR 20060034501A KR 20070102821 A KR20070102821 A KR 20070102821A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
dye
substituted
solar cell
unsubstituted
Prior art date
Application number
KR1020060034501A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101223558B1 (en
Inventor
이재관
이지원
고재중
김상훈
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020060034501A priority Critical patent/KR101223558B1/en
Priority to US11/787,572 priority patent/US8653279B2/en
Priority to JP2007108553A priority patent/JP5124161B2/en
Priority to CN200710096444.XA priority patent/CN101058677B/en
Priority to DE102007019022A priority patent/DE102007019022A1/en
Publication of KR20070102821A publication Critical patent/KR20070102821A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101223558B1 publication Critical patent/KR101223558B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B57/00Other synthetic dyes of known constitution
    • C09B57/02Coumarine dyes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20Light-sensitive devices
    • H01G9/2027Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
    • H01G9/2031Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode comprising titanium oxide, e.g. TiO2
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/633Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising polycyclic condensed aromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/636Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising heteroaromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/655Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only sulfur as heteroatom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Dye for a dye-sensitized photovoltaic cell and a photovoltaic cell manufactured by the same are provided to increase an open-circuit voltage by applying the dye to an optical absorption layer. A photovoltaic cell(10) manufactured by the dye for a dye-sensitized solar cell includes a first electrode(11), an optical absorption layer(12), a second electrode(14), and an electrolyte layer(13). The first electrode(11) includes a conductive transparent substrate. The optical absorption layer(12) is formed on one surface of the first electrode(11). The second electrode(14) faces the first electrode(11) where the optical absorption is formed. The electrolyte layer(13) is located between the first electrode(11) and the second electrode(14). The optical absorption layer(12) includes a semiconductor elementary particles. The conductive transparent substrate is a glass substrate or a plastic substrate including one of ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine Tin Oxide), ZnO-(Ga2O3 or Al2O3), and TIN based oxidation and a mixed group thereof.

Description

염료 감응 태양 전지용 염료 및 이로부터 제조된 염료 감응 태양 전지 {PHOTOSENSITIZER FOR PHOTOVOLTAIC CELL, AND PHOTOVOLTAIC CELL PREPARED FROM SAME}Dye-sensitized solar cell dyes and dye-sensitized solar cells produced therefrom {PHOTOSENSITIZER FOR PHOTOVOLTAIC CELL, AND PHOTOVOLTAIC CELL PREPARED FROM SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 염료 감응 태양 전지를 개략적으로 나타낸 모식도.1 is a schematic diagram schematically showing a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 2는 상기 실시예 1 및 실시예 3의 염료 감응 태양 전지에 대한 단위파장에서의 광전하 수율의 변화(IPCE: Incident photon to Current Efficiency)를 나타낸 그래프.Figure 2 is a graph showing the change in photoelectric yield (IPCE: Incident photon to Current Efficiency) at the unit wavelength for the dye-sensitized solar cells of Example 1 and Example 3.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

10: 염료 감응 태양 전지, 11: 제1전극,10: dye-sensitized solar cell, 11: first electrode,

12: 광흡수층, 13: 전해질층, 12: light absorption layer, 13: electrolyte layer,

14: 제2전극14: second electrode

[산업상 이용분야][Industrial use]

본 발명은 염료 감응 태양 전지용 염료 및 이로부터 제조된 염료 감응 태양 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양 전지의 광전 전류 변환 효율을 개선시키고 개방 전압을 증가시킬 수 있는 염료 및 이를 채용하여 광전 효율이 개선된 염료 감응 태양 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a dye for a dye-sensitized solar cell and a dye-sensitized solar cell prepared therefrom, and more particularly, a dye that can improve the photoelectric current conversion efficiency of a solar cell and increase an open voltage, and employs the same. An improved dye-sensitized solar cell is disclosed.

[종래기술][Private Technology]

최근 들어 직면하는 에너지 문제를 해결하기 위하여 기존의 화석 연료를 대체할 수 있는 다양한 연구가 진행되어 오고 있다. 특히 수십년 이내에 고갈될 석유 자원을 대체하기 위하여 풍력, 원자력, 태양력 등의 자연 에너지를 활용하기 위한 광범위한 연구가 진행되어 오고 있다. 이들 중 태양에너지를 이용한 태양 전지는 기타 다른 에너지원과는 달리 자원이 무한하고 환경 친화적이므로 1983년 Se 태양 전지를 개발한 이후로 최근에는 실리콘 태양 전지가 각광을 받고 있다.Recently, various researches have been conducted to replace existing fossil fuels to solve the energy problem. In particular, extensive research has been conducted to utilize natural energy such as wind, nuclear power, and solar power to replace petroleum resources that will be exhausted within decades. Unlike other energy sources, solar cells using solar energy have unlimited resources and are environmentally friendly, so silicon solar cells have been in the spotlight recently since the development of Se solar cells in 1983.

그러나 이와 같은 실리콘 태양 전지는 제작 비용이 상당히 고가이기 때문에 실용화가 곤란하고, 전지효율을 개선하는데도 많은 어려움이 따르고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위하여 제작 비용이 현저히 저렴한 염료 감응 태양 전지의 개발이 적극 검토되어 오고 있다.However, such a silicon solar cell is very expensive to manufacture, and therefore, it is difficult to be commercialized, and there are many difficulties in improving battery efficiency. In order to overcome this problem, the development of dye-sensitized solar cells with significantly lower manufacturing costs has been actively studied.

염료 감응 태양 전지는 실리콘 태양 전지와는 달리 가시광선을 흡수하여 전자-홀 쌍(electron-hole pair)을 생성할 수 있는 감광성 염료 분자, 및 생성된 전자를 전달하는 전이 금속 산화물을 주된 구성 재료로 하는 광전기 화학적 태양 전지이다. 종래의 염료 감응 태양 전지 중에서 대표적인 연구 개발로는 1991년도 스위스 국립 로잔 고등기술원(EPFL)의 마이클 그라첼(Michael gratzel)의 연구팀이 개발한 나노입자 산화티탄늄(아나타제)을 이용한 염료 감응 태양 전지가 있다. Dye-sensitized solar cells, unlike silicon solar cells, contain photosensitive dye molecules capable of absorbing visible light to produce electron-hole pairs, and transition metal oxides that deliver the generated electrons as the main constituent material. Is a photoelectrochemical solar cell. Among the conventional dye-sensitized solar cells, a dye-sensitized solar cell using nanoparticle titanium oxide (anatase) developed by Michael Gratzel of the Swiss National Lausanne Institute of Advanced Technology (EPFL) in 1991 was developed. have.

이 염료 감응 태양 전지는 기존의 실리콘 태양 전지에 비해 제조 단가가 저렴하고 투명한 전극으로 인해 건물 외벽 유리창이나 유리 온실 등에 응용이 가능하다는 이점이 있으나, 광전변환 효율이 낮아서 실제 적용에는 제한이 있는 상황이다.This dye-sensitized solar cell has the advantages of being cheaper to manufacture than conventional silicon solar cells and applicable to glass windows or glass greenhouses for building exterior walls due to the transparent electrode, but the photoelectric conversion efficiency is low, and thus there is a limit in actual application. .

태양 전지의 광전변환 효율은 태양빛의 흡수에 의해 생성된 전자의 양에 비례하므로, 효율을 증가시키기 위해서는 태양빛의 흡수를 증가시키거나 염료의 흡착량을 높여 전자의 생성량을 늘일 수도 있고, 또는 생성된 여기전자가 전자-홀 재결합에 의해 소멸되는 것을 막아줄 수도 있다.Since the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is proportional to the amount of electrons generated by the absorption of sunlight, in order to increase the efficiency, the production of electrons may be increased by increasing the absorption of sunlight or by increasing the adsorption amount of the dye, or The generated exciton may be prevented from disappearing by electron-hole recombination.

단위면적당 염료의 흡착량을 늘이기 위해서는 산화물 반도체의 입자를 나노미터 수준의 크기로 제조하여야 하며 태양빛의 흡수를 높이기 위해 백금전극의 반사율을 높이거나, 수 마이크로 크기의 반도체 산화물 광산란자를 섞어서 제조하는 방법 등이 개발되어 있다. 그러나 이러한 종래 방법으로는 태양 전지의 광전변환 효율 향상에 한계가 있으며, 따라서 효율 향상을 위한 새로운 기술 개발이 절실히 요청되고 있는 실정이다.In order to increase the amount of dye adsorption per unit area, particles of oxide semiconductor should be manufactured in the size of nanometer, and method of manufacturing by increasing the reflectance of platinum electrode or mixing several micro-sized semiconductor oxide light scatterers to increase the absorption of sunlight. Etc. have been developed. However, the conventional method has a limitation in improving the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, and thus, there is an urgent demand for the development of a new technology for improving the efficiency.

본 발명의 목적은 높은 개방전압을 나타내는 염료 감응 태양 전지용 염료를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a dye for a dye-sensitized solar cell exhibiting a high open voltage.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 염료를 포함하여 광전 효율이 개선된 염료 감응 태양 전지를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a dye-sensitized solar cell including the dye and having improved photoelectric efficiency.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물을 포함하는 염료 감응 태양 전지용 염료를 제공한다:In order to achieve the above object, the present invention provides a dye for a dye-sensitized solar cell comprising a compound having the structure of formula (1):

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112006026440512-PAT00001
Figure 112006026440512-PAT00001

(상기 화학식 1에서,(In Formula 1,

A 및 B는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족의 탄화수소, 치환 또는 비치환된 헤테로고리 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며, 이때 상기 A 및 B중 적어도 하나는 플루오레닐(fluorenyl)기이며,A and B are each independently selected from the group consisting of substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbons, substituted or unsubstituted heterocycles, and combinations thereof, wherein at least one of A and B is a fluorenyl group Is,

D는 비닐기, 치환 또는 비치환된 폴리비닐기, 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 방향족 헤테로 고리기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이며,D is selected from the group consisting of a vinyl group, a substituted or unsubstituted polyvinyl group, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group, and a combination thereof,

E는 산성 작용기이다.)E is an acidic functional group.)

본 발명은 또한, 전도성 투명 기판을 포함하는 제1전극, 상기 제1전극의 어느 일면에 형성된 광 흡수층, 상기 광 흡수층이 형성된 제1전극에 대향하여 배치되는 제2전극, 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 위치하는 전해질을 포함하며, 상기 광 흡수층은 반도체 미립자 및 상기 염료를 포함하는 것인 염료 감응 태양 전지를 제공한다.The present invention also includes a first electrode including a conductive transparent substrate, a light absorbing layer formed on one surface of the first electrode, a second electrode disposed to face the first electrode on which the light absorbing layer is formed, and the first electrode; It includes an electrolyte located between the second electrode, the light absorbing layer provides a dye-sensitized solar cell comprising the semiconductor fine particles and the dye.

특별한 언급이 없는 한, 본 명세서에서 '알킬기'란 탄소수 1 내지 20의 알킬 기를 의미하고, '아릴기'는 탄소수 6 내지 30의 아릴기를, '아릴옥시기'는 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기를, '아릴렌기'는 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기를. '알킬렌기'는 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기를, '알킬렌옥시기'는 탄소수 1 내지 20의 알킬렌옥시기를, '알콕시기'는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기를, '알킬티오기'는 탄소수 1 내지 20의 알킬티오기를, '아릴렌옥시기'는 탄소수 6 내지 30의 아릴렌옥시기를 의미한다.Unless otherwise specified, in the present specification, 'alkyl group' means an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, 'aryl group' means an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and 'aryloxy group' means an aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms. , 'Arylene group' is an arylene group having 6 to 30 carbon atoms. The "alkylene group" is an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, the "alkyleneoxy group" is an alkyleneoxy group having 1 to 20 carbon atoms, the "alkoxy group" is an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, and the "alkylthio group" is carbon An alkylthio group having 1 to 20 and an 'aryleneoxy group' means an aryleneoxy group having 6 to 30 carbon atoms.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

염료 감응 태양 전지에서 태양 전지가 구동되는 첫 단계는 광에너지로부터 광전하를 생성하는 과정이다. 통상적으로 광전하 생성을 위하여 염료 물질을 사용하는데, 상기 염료 물질은 전도성 투명기판을 투과한 빛을 흡수하여 여기된다. In dye-sensitized solar cells, the first step in driving solar cells is the process of generating photocharges from light energy. Typically, a dye material is used to generate photocharges, and the dye material is excited by absorbing light transmitted through the conductive transparent substrate.

상기 염료물질로는 금속 복합체가 널리 사용되고 있으며, 상기 금속 복합체 중에서도 루테늄의 모노, 비스 또는 트리스(치환 2,2'-비피리딘)착염 등이 일반적으로 사용되고 있다. 그러나 이들은 금속 복합체의 바닥상태에서 빛에 의해 여기된 전자가 다시 바닥상태로 떨어지는 속도가 비교적 빨라 효율이 낮다는 문제가 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 공유결합을 통해 금속 복합체에 다양한 전자 전달 물질을 도입하는 사례가 많이 보고되었다. 하지만 공유결합을 통한 전자 전달 물질 도입은 그 과정이 매우 복잡하고 어려워 다양한 전자 전달물질을 도입하기 어려운 문제가 있다.As the dye material, metal complexes are widely used. Among the metal complexes, mono, bis, or tris (substituted 2,2'-bipyridine) complex salts of ruthenium are generally used. However, they have a problem in that the efficiency of the electrons excited by light in the bottom state of the metal composite falls back to the ground state is relatively high, resulting in low efficiency. In order to solve this problem, many cases have been reported in which various electron transfer materials are introduced into a metal complex through covalent bonds. However, the introduction of electron transfer materials through covalent bonds has a problem that the process is very complicated and difficult to introduce various electron transfer materials.

이에 대해 본 발명에서는 아닐린 구조에서 알킬 치환기 대신에 플루오레닐 작용기를 도입한 화합물의 염료를 제조하여 사용함으로써, 염료 감응 태양 전지의 광전 효율을 개선할 수 있다.In contrast, in the present invention, by preparing and using a dye of a compound having a fluorenyl functional group introduced in place of an alkyl substituent in the aniline structure, the photoelectric efficiency of the dye-sensitized solar cell can be improved.

보다 상세하게는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 염료 감응 태양 전지용 염료는 하기 화학식 1의 화합물을 포함한다:More specifically, the dye for solar cells according to one embodiment of the present invention comprises a compound of formula (I):

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112006026440512-PAT00002
Figure 112006026440512-PAT00002

(상기 화학식 1에서,(In Formula 1,

A 및 B는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족의 탄화수소, 치환 또는 비치환된 헤테로고리 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며, 이때 상기 A 및 B중 적어도 하나는 플루오레닐(fluorenyl)기이고, A and B are each independently selected from the group consisting of substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbons, substituted or unsubstituted heterocycles, and combinations thereof, wherein at least one of A and B is a fluorenyl group ego,

D는 비닐기, 치환 또는 비치환된 폴리비닐기, 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 방향족 헤테로 고리기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이며,D is selected from the group consisting of a vinyl group, a substituted or unsubstituted polyvinyl group, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group, and a combination thereof,

E는 산성 작용기이다.)E is an acidic functional group.)

상기 화학식 1의 화합물에 있어서, 상기 A 및 B는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 20의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 헤테로고리 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하며, 상기 A 또 및 B중 적어도 하나는 플루오레닐기다. In the compound of Formula 1, A and B are each independently selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 5 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heterocycle, and a combination thereof. , At least one of A and B is a fluorenyl group.

상기 방향족 탄화수소기로는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 피렌, 페난스렌, 인 덴, 페릴렌, 플루오렌, 비페닐, 터페닐, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함할 수 있다. The aromatic hydrocarbon group may include one selected from the group consisting of benzene, naphthalene, anthracene, pyrene, phenanthrene, indene, perylene, fluorene, biphenyl, terphenyl, and combinations thereof.

또한 상기 헤테로고리기로는 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피라졸, 피라졸리딘, 피란, 피롤, 벤조이미다졸, 이미다졸린, 이미다졸리딘, 이미다졸, 피라졸, 트리아졸, 트리아진, 디아졸, 몰포린, 티오펜, 티아졸, 벤조티아졸, 나프토티아졸, 벤조옥사졸, 나프토옥사졸, 피라진, 퀴놀린, 퀴나졸린, 카바졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.In addition, the heterocyclic groups include pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyrazole, pyrazolidine, pyran, pyrrole, benzoimidazole, imidazoline, imidazolidine, imidazole, pyrazole, triazole, triazine, diaz It is preferably selected from the group consisting of sol, morpholine, thiophene, thiazole, benzothiazole, naphthothiazole, benzoxazole, naphthooxazole, pyrazine, quinoline, quinazoline, carbazole and combinations thereof.

또한 상기 A 및 B는 히드록시, 알킬, 할로, 할로알킬, 니트로, 시아노, 알콕시, 알킬아미노, 아릴기, 알킬티오기, 에테르기, 티오에테르기, 아미노기, 아릴렌옥시기, 알케닐기, 아릴옥시기, 아릴렌기, 알킬렌기, 알킬렌옥시기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 치환기를 포함할 수도 있다.In addition, A and B are hydroxy, alkyl, halo, haloalkyl, nitro, cyano, alkoxy, alkylamino, aryl group, alkylthio group, ether group, thioether group, amino group, aryleneoxy group, alkenyl group, aryl It may also include a substituent selected from the group consisting of an oxy group, an arylene group, an alkylene group, an alkyleneoxy group, and a combination thereof.

상기 치환기에 있어서, 상기 알킬기는 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 12의 치환 또는 비치환된 알킬기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 보다 더 바람직하게는 상기 알킬기는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, t-부틸, 펜틸, iso-아밀, 또는 헥실 등을 포함하는 탄소수 1 내지 6의 저급 알킬기이고, 가장 바람직하게는 탄소수 1 내지 3의 저급 알킬기이다.In the substituent, the alkyl group is preferably selected from the group consisting of substituted or unsubstituted alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, more preferably selected from the group consisting of substituted or unsubstituted alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms. Can be. Even more preferably, the alkyl group has 1 to 6 carbon atoms including methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, pentyl, iso-amyl, hexyl, and the like. It is lower alkyl group of, Most preferably, it is a C1-C3 lower alkyl group.

상기 알콕시기는 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 산소-함유 치환 또는 비치환된 알콕시기로 이루어진 군에서 선택되며, 보다 바람직하게는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 또는 t-부톡시 등을 포함하는 탄소수 1 내지 6의 저급 알콕시기 이다. 또한 상기 알콕시기는 플루오로, 클로로 또는 브로모와 같은 하나 이상의 할로겐 원자로 치환된 할로알콕시기를 포함한다. 보다 바람직하게는 플루오로메톡시, 클로로메톡시, 트리플루오로메톡시, 트리플루오로에톡시, 플루오로에톡시 또는 플루오로프로폭시과 같은 탄소수 1 내지 3의 할로알콕시 라디칼이다.The alkoxy group is selected from the group consisting of an oxygen-containing substituted or unsubstituted alkoxy group having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy or t-butoxy. It is a C1-C6 lower alkoxy group. The alkoxy group also includes a haloalkoxy group substituted with one or more halogen atoms such as fluoro, chloro or bromo. More preferably haloalkoxy radicals having 1 to 3 carbon atoms, such as fluoromethoxy, chloromethoxy, trifluoromethoxy, trifluoroethoxy, fluoroethoxy or fluoropropoxy.

상기 아릴기는 단독 또는 조합하여 사용될 수 있으며, 페닐, 나프틸, 테트라히드로나프틸, 인단 또는 비페닐(biphenyl)와 같이 하나 이상의 고리를 포함하는 탄소수 6 내지 30의 카르보사이클 방향족계 화합물(carbocyclic aromatic compound)인 것이 바람직하고, 상기 고리들은 펜던트 방법으로 함께 부착되거나 또는 융합될 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 아릴기는 페닐기이다. 또한 상기 아릴기는 히드록시, 할로, 할로알킬, 니트로, 시아노, 알콕시, 탄소수 1 내지 6의 저급 알킬아미노, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 1 내지 3개의 치환기를 갖는 것이 보다 바람직하다.The aryl group may be used alone or in combination, carbocyclic aromatic compound having 6 to 30 carbon atoms containing one or more rings, such as phenyl, naphthyl, tetrahydronaphthyl, indan or biphenyl compound), and the rings can be attached or fused together in a pendant manner. More preferably, the aryl group is a phenyl group. In addition, the aryl group more preferably has 1 to 3 substituents selected from the group consisting of hydroxy, halo, haloalkyl, nitro, cyano, alkoxy, lower alkylamino having 1 to 6 carbon atoms, and a combination thereof.

상기 알킬티오기는 알킬-S-를 의미하며, 상기 알킬에 대한 정의는 상기한 바와 같다. 보다 바람직하게는 상기 알킬티오기는 탄소수 1 내지 12의 치환 또는 비치환된 알킬기를 포함한다.The alkylthio group means alkyl-S-, and the definition for the alkyl is as described above. More preferably, the alkylthio group includes a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms.

상기 아미노기는 치환 또는 비치환된 아미노기로 이루어진 군에서 선택되며, 보다 바람직하게는 N-메틸아미노기, N-에틸아미노기, N,N-디에틸아미노기, N,N-디이소플로필아미노기, N,N-디부틸아미노기, N-벤질아미노기, N,N-디벤질아미노기, N-페닐아미노기, N-페닐-N-메틸아미노기, N,N-디페닐아미노기, N,N-비스(m-톨릴)아미노기,, N,N-비스(p-톨릴)아미노기, N,N-비스(p-페닐일)아미노기, 비스[4-(4-메 틸)비페닐]아미노기, N-N-비페닐-N-페닐아미노기, N-α-나프틸-N-페닐아미노기, N-β-나프틸-N-페닐아미노기, N-페난트릴-N-페닐아미노기 등의 탄소수 1 내지 30의 치환아미노기를 포함할 수 있다.The amino group is selected from the group consisting of substituted or unsubstituted amino groups, more preferably N-methylamino group, N-ethylamino group, N, N-diethylamino group, N, N-diisoflophylamino group, N, N-dibutylamino group, N-benzylamino group, N, N-dibenzylamino group, N-phenylamino group, N-phenyl-N-methylamino group, N, N-diphenylamino group, N, N-bis (m-tolyl ) Amino group, N, N-bis (p-tolyl) amino group, N, N-bis (p-phenylyl) amino group, bis [4- (4-methyl) biphenyl] amino group, NN-biphenyl-N A substituted amino group having 1 to 30 carbon atoms such as -phenylamino group, N-α-naphthyl-N-phenylamino group, N-β-naphthyl-N-phenylamino group, and N-phenanthryl-N-phenylamino group have.

상기 아릴렌옥시기는 아릴렌-O-을 의미하며, 여기서 아릴렌은 아릴기의 양 말단이 결합 가능한 라디칼의 형태를 갖는 것으로, 여기서 아릴기는 상기 정의한 바와 같다.The aryleneoxy group means arylene-O-, wherein arylene is in the form of a radical to which both ends of the aryl group can be bonded, wherein the aryl group is as defined above.

상기 아릴옥시기는 아릴-O-를 의미하며, 여기서 아릴은 상기 정의한 바와 같다.The aryloxy group means aryl-O-, where aryl is as defined above.

상기 아릴렌은 아릴기의 양 말단이 결합 가능한 라디칼의 형태를 갖는 것으로, 여기서 아릴기는 상기 정의한 바와 같다.The arylene is in the form of a radical to which both ends of the aryl group can be bonded, wherein the aryl group is as defined above.

상기 알킬렌기는 알킬기의 양 말단이 결합가능한 라디칼의 형태를 가지며, 여기서 알킬기는 상기 정의한 바와 같다.The alkylene group has the form of a radical to which both ends of the alkyl group can be bonded, wherein the alkyl group is as defined above.

상기 알킬렌옥시기는 알킬렌-O-을 의미하며, 여기서 알킬렌은 상기 정의한 바와 같다.The alkyleneoxy group means alkylene-O-, wherein alkylene is as defined above.

상기 화학식 1에 있어서, D는 비닐기, 폴리비닐기, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 피렌, 페난스렌, 인덴, 페릴렌, 플루오렌, 비페닐, 터페닐, 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피라졸, 피라졸리딘, 피란, 피롤, 벤조이미다졸, 이미다졸린, 이미다졸리딘, 이미다졸, 피라졸, 트리아졸, 트리아진, 디아졸, 몰포린, 티오펜, 티아졸, 벤조티아졸, 나프토티아졸, 벤조옥사졸, 나프토옥사졸, 피라진, 퀴놀린, 퀴나졸린, 카바졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다. In Chemical Formula 1, D is a vinyl group, polyvinyl group, benzene, naphthalene, anthracene, pyrene, phenanthrene, indene, perylene, fluorene, biphenyl, terphenyl, pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyrazole, Pyrazolidine, pyran, pyrrole, benzoimidazole, imidazoline, imidazolidine, imidazole, pyrazole, triazole, triazine, diazole, morpholine, thiophene, thiazole, benzothiazole, naph It is preferably selected from the group consisting of tothiazole, benzoxazole, naphthooxazole, pyrazine, quinoline, quinazoline, carbazole and combinations thereof.

또한 상기 D 역시 상기 A 및 B에서와 마찬가지로 히드록시, 알킬, 할로, 할로알킬, 니트로, 시아노, 알콕시, 알킬아미노, 아릴기, 알킬티오기, 에테르기, 티오에테르기, 아미노기, 아릴렌옥시기, 알케닐기, 아릴옥시기, 아릴렌기, 알킬렌기, 알킬렌옥시기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 치환기를 포함할 수도 있다. 상기 치환기는 앞서 A 및 B에서 설명한 바와 동일하다.In addition, D is the same as in A and B, hydroxy, alkyl, halo, haloalkyl, nitro, cyano, alkoxy, alkylamino, aryl group, alkylthio group, ether group, thioether group, amino group, aryleneoxy group It may also include a substituent selected from the group consisting of alkenyl group, aryloxy group, arylene group, alkylene group, alkyleneoxy group and combinations thereof. The substituents are the same as described above for A and B.

상기 E는 산성 작용기이다. 구체적으로는 상기 E는 카르복시기, 아인산기, 술폰산기, 포스핀산기, 히드록시기, 옥시카르복시산, 산아미드, 붕산기, 스쿠아린산기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 치환기인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 카르복시기이다.E is an acidic functional group. Specifically, E is preferably a substituent selected from the group consisting of carboxyl groups, phosphorous acid groups, sulfonic acid groups, phosphinic acid groups, hydroxy groups, oxycarboxylic acids, acid amides, boric acid groups, squaric acid groups, and combinations thereof. Preferably carboxyl.

또한 상기 염료는 상기 화학식 1에 있어서, A 및 B중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 플루오레닐(fluorenyl)기이고, 바람직하게는 A 및 B 모두 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이며,In addition, the dye in Formula 1, at least one of A and B is a substituted or unsubstituted fluorenyl group, preferably A and B are both substituted or unsubstituted fluorenyl group,

D는

Figure 112006026440512-PAT00003
또는
Figure 112006026440512-PAT00004
이며,D is
Figure 112006026440512-PAT00003
or
Figure 112006026440512-PAT00004
Is,

상기 R1 내지 R5는 각각 독립적으로 히드록시, 알킬, 할로, 할로알킬, 니트로, 시아노, 알콕시, 알킬아미노, 아릴기, 알킬티오기, 에테르기, 티오에테르기, 아미노기, 아릴렌옥시기, 알케닐기, 아릴옥시기, 아릴렌기, 알킬렌기, 알킬렌옥시 기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 상기 m, n, p 및 q는 0 또는 4의 정수이고, o 및 s는 1 또는 2인 것이며R 1 to R 5 are each independently hydroxy, alkyl, halo, haloalkyl, nitro, cyano, alkoxy, alkylamino, aryl group, alkylthio group, ether group, thioether group, amino group, aryleneoxy group, Alkenyl group, aryloxy group, arylene group, alkylene group, alkyleneoxy group and combinations thereof, m, n, p and q are integers of 0 or 4, o and s is 1 Or 2

E는 카르복시기인 것이 보다 바람직하다.It is more preferable that E is a carboxy group.

가장 바람직하게는 상기 염료는 하기 화학식 2 내지 5의 구조를 갖는 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있다:Most preferably, the dye may include one selected from the group consisting of a compound having a structure of Formulas 2 to 5 and combinations thereof:

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112006026440512-PAT00005
Figure 112006026440512-PAT00005

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112006026440512-PAT00006
Figure 112006026440512-PAT00006

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112006026440512-PAT00007
Figure 112006026440512-PAT00007

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112006026440512-PAT00008
Figure 112006026440512-PAT00008

상기 염료 감응 태양 전지용 염료는 아닐린 구조에서 알킬 치환기 대신에 플루오레닐 작용기를 도입함으로써 태양 전지용 광흡수층 등에 적용되어 광전 전류 변환 효율을 개선시키고 개방 전압을 상승시킨다.The dye-sensitized solar cell dye is applied to a light absorbing layer for a solar cell by introducing a fluorenyl functional group instead of an alkyl substituent in the aniline structure to improve photoelectric current conversion efficiency and increase an open voltage.

본 발명은 또한 상기 염료를 포함하는 염료 감응 태양 전지를 제공한다.The present invention also provides a dye-sensitized solar cell comprising the dye.

보다 상세하게는 상기 염료 감응 태양 전지는, 전도성 투명 기판을 포함하는 제1전극, 상기 제1전극의 어느 한 일면에 형성된 광 흡수층, 상기 광 흡수층이 형성된 제1전극에 대향하여 배치되는 제2전극, 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 위치하는 전해질을 포함하며, 상기 광흡수층은 반도체 미립자 및 상기 염료를 포함한다.In more detail, the dye-sensitized solar cell includes a first electrode including a conductive transparent substrate, a light absorbing layer formed on one surface of the first electrode, and a second electrode disposed to face the first electrode on which the light absorbing layer is formed. And an electrolyte positioned between the first electrode and the second electrode, wherein the light absorption layer includes semiconductor fine particles and the dye.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 염료 감응 태양 전지의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 염료 감응 태양 전지(10)는 두 개의 투명 판상 전극(제1전극(11) 및 제2전극(14))이 서로 면 접합된 샌드위치 구조이 다. 상기 투명 전극중 어느 한 투명 전극(11)은 그 상대 전극(14)과 마주보는 일면에 광 흡수층(12)이 형성되어 있으며, 상기 광 흡수층(12)에는 반도체 미립자와, 상기 반도체 미립자에 흡착되며 가시광 흡수로 전자가 여기되는 광 감응 염료가 포함되어 있다. 또한 이 두 전극 사이의 공간은 산화 환원용 전해질(13)로 채워져 있다.Referring to FIG. 1, the dye-sensitized solar cell 10 has a sandwich structure in which two transparent plate electrodes (the first electrode 11 and the second electrode 14) are bonded to each other. One of the transparent electrodes 11 has a light absorbing layer 12 formed on one surface of the transparent electrode 11 facing the counter electrode 14, and the light absorbing layer 12 is absorbed by the semiconductor fine particles and the semiconductor fine particles. A photosensitive dye is included in which electrons are excited by visible light absorption. The space between these two electrodes is filled with the redox electrolyte 13.

염료 감응 태양 전지(10) 내로 태양광이 입사되면 광양자는 먼저 광 흡수층(12)내 염료 분자에 흡수되고, 이에 따라 염료 분자는 기저상태에서 여기상태로 전자 전이하여 전자-홀쌍을 만든다. 상기 여기상태의 전자는 반도체 미립자 계면의 전도띠(conduction band)로 주입되며, 주입된 전자는 계면을 통해 제1전극(11)으로 전달된다. 이후 외부 회로를 통해 상대 전극인 제2전극(14)으로 이동한다. 한편 전자 전이 결과로 산화된 염료는 전해질층(13)내 산화-환원 커플의 이온에 의해 환원되고, 산화된 상기 이온은 전하 중성(charge neutrality)을 이루기 위해 제2전극(14)의 계면에 도달한 전자와 환원 반응을 함으로써 상기 염료 감응 태양 전지가 작동하게 된다.When sunlight enters the dye-sensitized solar cell 10, the photons are first absorbed by the dye molecules in the light absorbing layer 12, whereby the dye molecules electron-transfer from the ground state to the excited state to form electron-hole pairs. Electrons in the excited state are injected into the conduction band of the semiconductor fine particle interface, and the injected electrons are transferred to the first electrode 11 through the interface. After that, it moves to the second electrode 14 as a counter electrode through an external circuit. On the other hand, the dye oxidized as a result of the electron transfer is reduced by ions of the redox couple in the electrolyte layer 13, and the oxidized ions reach the interface of the second electrode 14 to achieve charge neutrality. The dye-sensitized solar cell is operated by a reduction reaction with one electron.

상기 제1전극(working electrode, 반도체 전극)(10)으로는 전도성 및 투명성을 갖는 전도성 투명 기판이라면 특별히 한정됨 없이 사용할 수 있다. 상기 전도성 투명 기판으로는 구체적으로 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO), 플루오린 틴 옥사이드(fluorine tin oxide: FTO), ZnO-(Ga2O3 또는 Al2O3), 주석계 산화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함하는 유리 기판 또는 플 라스틱 기판을 사용할 수 있다. As the first electrode 10, any conductive transparent substrate having conductivity and transparency may be used without particular limitation. Specifically, the conductive transparent substrate may include indium tin oxide (ITO), fluorine tin oxide (FTO), ZnO- (Ga 2 O 3 or Al 2 O 3 ), tin oxide, and Glass substrates or plastic substrates containing materials selected from the group consisting of these combinations can be used.

또한, 상기 플라스틱 기판의 구체적인 예로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(poly(ethylene terephthalate): PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(poly(ethylene naphthalate): PEN), 폴리카보네이트(polycarbonate: PC), 폴리프로필렌(polypropylene: PP), 폴리이미드(polyimide: PI), 또는 트리아세틸셀룰로오스(triacetyl cellulose: TAC) 등을 들 수 있다.In addition, specific examples of the plastic substrate include polyethylene terephthalate (poly) and polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), and polypropylene (PP). , Polyimide (PI), triacetyl cellulose (TAC), and the like.

상기 전도성 투명 기판으로는 도전성, 투명성 및 내열성이 우수한 SnO2, 또는 비용면에서 저렴한 ITO를 포함하는 유리 기판을 사용하는 것이 보다 바람직하다.As the conductive transparent substrate, it is more preferable to use SnO 2 having excellent conductivity, transparency, and heat resistance, or a glass substrate containing ITO which is inexpensive in terms of cost.

또한 상기 전도성 투명 기판은 Ti, In, Ga, Al 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 물질로 도핑될 수 있다. In addition, the conductive transparent substrate may be doped with a material selected from the group consisting of Ti, In, Ga, Al, and combinations thereof.

상기 광 흡수층(12)은 반도체 미립자, 및 상기 반도체 미립자에 흡착되며 가시광 흡수로 전자가 여기되는 본 발명의 일 실시형태에 따른 염료를 포함한다. The light absorbing layer 12 includes semiconductor fine particles and a dye according to an embodiment of the present invention in which electrons are excited by absorption of visible light by being absorbed by the semiconductor fine particles.

상기 반도체 미립자는 실리콘으로 대표되는 단체 반도체 외에, 금속 산화물, 또는 페로브스카이트 구조를 갖는 복합 금속 산화물 등을 사용할 수 있다. 상기 반도체는 광 여기하에서 전도대 전자가 캐리어로 되어 애노드 전류를 제공하는 n형 반도체인 것이 바람직하다. 구체적으로 예시하면 상기 반도체 미립자로는 Si, TiO2, SnO2, ZnO, WO3, Nb2O5, 또는 TiSrO3 등을 들 수 있으며, 보다 바람직하게는 아나타제형의 TiO2를 사용할 수 있다. 상기 반도체의 종류는 이들에 한정되는 것은 아니 며, 이들을 단독 또는 두 가지 이상 혼합하여 사용할 수도 있다.The semiconductor fine particles may be a metal oxide or a composite metal oxide having a perovskite structure, in addition to the single semiconductor represented by silicon. The semiconductor is preferably an n-type semiconductor in which conduction band electrons become carriers under photo excitation to provide an anode current. Specifically, the semiconductor fine particles include Si, TiO 2 , SnO 2 , ZnO, WO 3 , Nb 2 O 5 , TiSrO 3 , and the like, and more preferably, anatase TiO 2 may be used. The kind of the semiconductor is not limited to these, and these may be used alone or in combination of two or more thereof.

또한 상기 반도체 미립자는 그 표면에 흡착된 염료가 보다 많은 빛을 흡수하도록 하기 위하여 표면적이 큰 것이 바람직하다. 이에 따라 상기 반도체 미립자는 50nm 이하의 평균 입자 직경을 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 15 내지 25nm의 평균 입자 직경을 가질 수 있다. 입자 직경이 50nm를 초과할 경우, 표면적이 작아져 촉매 효율이 저하될 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다.In addition, the semiconductor fine particles preferably have a large surface area in order for the dye adsorbed on the surface to absorb more light. Accordingly, the semiconductor fine particles preferably have an average particle diameter of 50 nm or less, and more preferably, may have an average particle diameter of 15 to 25 nm. When the particle diameter exceeds 50 nm, the surface area is small, which is not preferable because the catalyst efficiency may be lowered.

상기 염료는 앞서 설명한 바와 동일하다.The dye is the same as described above.

상기 광흡수층은 또한 태양 전지의 광전 효율을 향상시키기 위하여 상기 염료와 함께 하기 화학식 6의 구조를 갖는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 더 포함할 수 있다.The light absorption layer may further include an additive selected from the group consisting of a compound having a structure of Formula 6 together with the dye to improve the photoelectric efficiency of the solar cell.

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112006026440512-PAT00009
Figure 112006026440512-PAT00009

(상기 화학식 6에서, X는 탄소수 3 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기,탄소수 3 내지 20의 치환 또는 비치환된 알콕시기,탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기,탄소수 3 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬티오기,에테르기,티오에테르기,에스테르기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴렌옥시기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴렌기, 탄소수 3 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬렌기, 탄소수 3 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬렌옥시기, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.)(In Formula 6, X is a substituted or unsubstituted alkyl group having 3 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 3 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms, 3 to 20 carbon atoms Substituted or unsubstituted alkylthio group, ether group, thioether group, ester group, substituted or unsubstituted amino group, substituted or unsubstituted aryleneoxy group having 6 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkenyl group, carbon number Substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkylene group having 3 to 20 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkyl having 3 to 20 carbon atoms A lenoxy group, and combinations thereof.)

보다 바람직하게는 상기 첨가제는 하기 화학식 7의 구조를 갖는 디옥시콜린산인 것이다.More preferably, the additive is dioxycholic acid having a structure of Formula 7 below.

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112006026440512-PAT00010
Figure 112006026440512-PAT00010

상기 첨가제는 염료 100중량부에 대하여 100 내지 3000중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100 내지 2000중량부로 포함될 수 있다. 첨가제의 함량이 100중량부 미만이면 염료 뭉침 현상이 일어나 바람직하지 않고, 3000중량부를 초과하면 염료 흡착량이 떨어져 바람직하지 않다.The additive may be included in an amount of 100 to 3000 parts by weight, and more preferably 100 to 2000 parts by weight, based on 100 parts by weight of the dye. If the content of the additive is less than 100 parts by weight, dye aggregation occurs, which is not preferable. If the content is more than 3000 parts by weight, the amount of dye adsorption is undesirable.

상기와 같은 조성을 광 흡수층은 25㎛ 이하, 바람직하게는 1 내지 25㎛의 두께, 보다 바람직하게는 5 내지 25㎛의 두께를 가질 수 있다. 광 흡수층의 두께가 25㎛를 초과하면 구조상의 이유에서 직렬 저항이 커지게 되고, 결과 투명전극까지의 전자전달 효율이 떨어져, 변환 효율이 저하될 우려가 있어 바람직하지 않다. 따라서, 광 흡수층의 막 두께를 25㎛ 이하로 함으로써 그 기능을 유지하면서 직렬 저 항을 낮게 유지하여 변환효율의 저하를 방지할 수 있게 된다.In such a composition, the light absorbing layer may have a thickness of 25 μm or less, preferably 1 to 25 μm, more preferably 5 to 25 μm. If the thickness of the light absorbing layer exceeds 25 占 퐉, the series resistance becomes large for structural reasons, and as a result, electron transfer efficiency to the transparent electrode is lowered, which may lower the conversion efficiency. Therefore, by setting the film thickness of the light absorbing layer to 25 μm or less, it is possible to keep the series resistance low while maintaining the function thereof, thereby preventing a decrease in conversion efficiency.

상기 제2전극(counter electrode, 상대 전극)(14)으로는 도전성 물질이면 어느 것이나 제한없이 사용가능하며, 절연성의 물질이라도 제1전극과 마주보고 있는 측에 도전층이 설치되어 있으면, 이것도 사용 가능하다. 구체적으로는 Pt, Au, Ni, Cu, Ag, In, Ru, Pd, Rh, Ir, Os, C, 전도성 고분자 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. Any of the conductive materials can be used as the second electrode (counter electrode, counter electrode) 14 without limitation. If the insulating material is provided on the side facing the first electrode, this can also be used. Do. Specifically, Pt, Au, Ni, Cu, Ag, In, Ru, Pd, Rh, Ir, Os, C, conductive polymers and combinations thereof may be used.

상기 제2전극으로는, 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO), 플루오린 틴 옥사이드(fluorine tin oxide: FTO), ZnO-(Ga2O3 또는 Al2O3), 주석계 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함하는 유리 기판 또는 플라스틱 기판에, Pt, Au, Ni, Cu, Ag, In, Ru, Pd, Rh, Ir, Os, C, 전도성 고분자 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 도전층이 형성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.As the second electrode, indium tin oxide (ITO), fluorine tin oxide (FTO), ZnO- (Ga 2 O 3 Or Al 2 O 3 ), tin-based oxides, and combinations thereof, in a glass or plastic substrate comprising Pt, Au, Ni, Cu, Ag, In, Ru, Pd, Rh, Ir , Os, C, it is preferable to use those having a conductive layer comprising a material selected from the group consisting of a conductive polymer and combinations thereof.

또한 산화환원의 촉매 효과를 향상시킬 목적으로 제1전극과 마주보고 있는 측은 표면적을 증가시킬 수 있는 미세구조를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, Pt 또는 Au의 경우 블랙 상태(본 발명에서의'블랙 상태'란 담지체에 담지되지 않은 상태를 의미한다.)인 것이, 카본의 경우 다공질 상태인 것인 바람직하다. 특히 백금흑 상태는 백금의 양극 산화법, 염화 백금산 처리 등에 의해 형성할 수 있으며, 또한 다공질 상태의 카본은 카본 미립자의 소결이나 유기폴리머의 소성 등의 방법에 의해 형성할 수 있다.In addition, it is preferable that the side facing the first electrode has a microstructure that can increase the surface area for the purpose of improving the catalytic effect of redox. For example, in the case of Pt or Au, the black state ('black state' in the present invention means a state not supported on the carrier) is preferably a porous state in the case of carbon. In particular, the platinum black state can be formed by platinum anodization, platinum acid treatment, or the like, and the carbon in the porous state can be formed by sintering carbon fine particles or firing organic polymers.

상기 전해질층(13)은 전해액으로 이루어진다. 상기 전해액은 아이오다이드(iodide)/트리오다이드(triodide) 쌍으로서 산화, 환원에 의해 상대전극으로부터 전자를 받아 염료에 전달하는 역할을 수행하며, 이때 개방회로 전압은 염료의 에너지 준위와 전해질의 산환, 환원 준위의 차이에 의해 결정된다.The electrolyte layer 13 is made of an electrolyte solution. The electrolyte is an iodide / triodide pair and serves to transfer electrons from the counter electrode to the dye by oxidation and reduction, and the open circuit voltage is the energy level of the dye and the electrolyte. It is determined by the difference between the acid and reduction levels.

상기 전해액은 제1전극 및 제2전극 사이에 균일하게 분산되어 있으며, 또한 광흡수층에 침윤될 수도 있다.The electrolyte is uniformly dispersed between the first electrode and the second electrode, and may also be infiltrated into the light absorption layer.

상기 전해액으로서는 예를 들면 요오드를 아세토나이트릴에 용해시킨 용액 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 홀 전도 기능이 있는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다.As the electrolyte solution, for example, a solution in which iodine is dissolved in acetonitrile may be used, but the present invention is not limited thereto, and any electrolyte may be used without limitation.

상술한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시형태에 따른 염료 감응 태양 전지는, 전도성 투명 기판을 사용하여 제1전극을 제조하는 단계; 상기 제1전극의 일면에 반도체 미립자 및 염료를 포함하는 광흡수층을 형성하는 단계; 제2전극을 제조하는 단계; 상기 광흡수층이 형성된 제1전극과 제2전극이 서로 마주보도록 제1전극 및 제2전극을 배치시킨 후 제1전극과 제2전극 사이에 전해질을 매립, 밀봉하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조될 수 있다.Dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention having a structure as described above, the step of manufacturing a first electrode using a conductive transparent substrate; Forming a light absorption layer including semiconductor fine particles and a dye on one surface of the first electrode; Manufacturing a second electrode; And disposing an electrolyte between the first electrode and the second electrode after disposing the first electrode and the second electrode such that the first electrode and the second electrode on which the light absorption layer is formed face each other. Can be prepared.

상술한 구조를 갖는 태양 전지의 제조 방법은 당해 분야에 널리 알려져 있어 당해 분야에 종사하는 사람들에게는 충분히 이해될 수 있는 내용이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략한다. 다만, 본 발명의 주요 특징인 광흡수층의 형성 공정에 대해서만 상세히 설명하기로 한다.Since the method for manufacturing a solar cell having the above-described structure is well known in the art and can be sufficiently understood by those skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted. However, only the process of forming the light absorption layer, which is a main feature of the present invention, will be described in detail.

먼저 전도성 투명 기판을 준비하여 제1전극으로 한다.First, a conductive transparent substrate is prepared to be a first electrode.

다음으로, 반도체 미립자를 포함하는 페이스트를 상기 전도성 투명 기판의 일면에 코팅하고 열처리하여 다공질막의 형태로 반도체 미립자층을 형성할 수 있다. Next, a paste including semiconductor fine particles may be coated on one surface of the conductive transparent substrate and subjected to heat treatment to form a semiconductor fine particle layer in the form of a porous membrane.

이때 코팅법에 따라 요구되는 페이스트의 물성도 조금씩 달라지는데, 일반적으로 닥터 브레이드 또는 스크린 프린트 등의 방법으로 페이스트를 코팅할 수도 있고, 투명막 형성을 위해서는 스핀 코팅 또는 스프레이 방법을 이용할 수도 있다. 이 외에도 일반적인 습식 코팅 방법을 적용할 수 있다. 열처리는 바인더를 첨가한 경우 400 내지 600℃에서 30분 정도 실시하는 것이 바람직하고, 바인더를 첨가하지 않은 경우에는 200℃ 이하의 온도에서 실시할 수 있다.In this case, the physical properties of the paste required by the coating method also vary slightly. Generally, the paste may be coated by a method such as a doctor braid or a screen print, or a spin coating or spray method may be used to form a transparent film. In addition, general wet coating methods can be applied. It is preferable to perform heat processing for about 30 minutes at 400-600 degreeC when a binder is added, and it can carry out at the temperature of 200 degrees C or less when a binder is not added.

또한, 다공질막의 다공성을 유지하기 위한 목적으로 다공질막에 고분자를 첨가하여 열처리(400 내지 600℃)하면 다공성이 더욱 높일 수 있다. 이 때 고분자로는 열처리 후 유기물이 잔존하지 않는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 에틸렌 셀룰로오스(EC), 히드록시 프로필 셀룰로오스 (HPC), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리 비닐알코올(PVA), 또는 폴리비닐피리돈(PVP) 등을 사용할 수 있다. 이 중 도포법을 포함한 도포 조건을 고려하여 적합한 분자량을 갖는 것을 적절히 선택하여 사용한다. 이와 같은 고분자를 첨가하면 다공성 향상 이외에도 분산성 향상, 점도 증가로 성막성 및 기반과의 부착력도 향상시킬 수 있다.In addition, for the purpose of maintaining the porosity of the porous membrane, the polymer may be added to the porous membrane and heat treated (400 to 600 ° C.) to further increase the porosity. In this case, it is preferable to use a polymer in which no organic substance remains after the heat treatment. Specifically, ethylene cellulose (EC), hydroxy propyl cellulose (HPC), polyethylene glycol (PEG), polyethylene oxide (PEO), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylpyridone (PVP), or the like can be used. Among these, in consideration of the coating conditions including the coating method, those having a suitable molecular weight are appropriately selected and used. The addition of such a polymer may improve not only the porosity but also the dispersibility and the viscosity, thereby improving the film formability and adhesion to the substrate.

상기 제조된 반도체 미립자층에 염료를 포함하는 분산액을 분사, 도포 또는 침지하여 반도체 미립자에 염료를 흡착함으로써 염료층을 형성할 수 있다. 상기 분 산액은 염료와 함께 태양 전지의 광전 효율을 높일 수 있는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 앞서 설명한 바와 동일하다. 상기 첨가제는 최종 제조된 태양 전지의 광촉매층내에 염료 100중량부에 대하여 100 내지 3000중량부로 포함될 수 있도록 분산액중에 0.3 내지 60mM의 농도로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 내지 40mM의 농도로 포함될 수 있다. 분산액중의 첨가제 함량이 0.3mM 미만이면 염료 뭉침현상이 일어나 바람직하지 않고, 60mM을 초과하면 염료 흡착량이 떨어져 바람직하지 않다.The dye layer may be formed by adsorbing the dye on the semiconductor fine particles by spraying, applying or dipping the dispersion liquid containing the dye on the prepared semiconductor fine particle layer. The dispersion may further include an additive which may increase photoelectric efficiency of the solar cell together with the dye. The additive is the same as described above. The additive is preferably included in the concentration of 0.3 to 60mM in the dispersion, more preferably at a concentration of 5 to 40mM so that it may be included in 100 to 3000 parts by weight relative to 100 parts by weight of the dye in the photocatalyst layer of the final solar cell prepared. May be included. If the additive content in the dispersion is less than 0.3 mM, dye aggregation occurs, which is not preferable.

염료의 흡착은 염료를 포함하는 분산액에 반도체 미립자층이 형성된 제1전극을 침지시킨 후 12시간 정도 지나면 자연 흡착되게 된다. 상기 염료는 앞서 설명한 바와 동일하다. 또한 상기 염료를 분산시키는 용매로서는 특별히 한정되는 것은 아니나, 아세토나이트릴, 디클로로메탄, 또는 알코올계 용매 등을 사용할 수 있다.The adsorption of the dye is naturally adsorbed after about 12 hours after immersing the first electrode in which the semiconductor fine particle layer is formed in the dispersion containing the dye. The dye is the same as described above. The solvent for dispersing the dye is not particularly limited, but acetonitrile, dichloromethane, an alcohol solvent or the like can be used.

또한, 상기 염료를 포함하는 분산액은, 장파장의 가시광 흡수를 개선하여 효율을 향상시키기 위하여 다양한 칼라의 유기 색소를 더 포함할 수 있다. 이때 유기 색소로는 큐마린(Cumarine), 또는 포피린(porphyrin)의 일종인 페오포바이드 에이(pheophorbide a) 등을 사용할 수 있다.In addition, the dispersion containing the dye may further include an organic pigment of various colors to improve the absorption by improving the visible light of the long wavelength. In this case, as the organic pigment, cumarine, or pheophorbide a, a kind of porphyrin, may be used.

상기 염료층 형성 후, 용매 세척 등의 방법으로 흡착되지 않은 염료를 세척함으로써 광 흡수층을 제조할 수 있다.After the dye layer is formed, the light absorbing layer can be prepared by washing the dye that is not adsorbed by a method such as solvent washing.

별도의 전도성 투명 기판상에 전해도금, 또는 스퍼터링, 전자빔 증착 등의 물리 기상 증착법(PVD)을 이용하여 도전성 물질을 포함하는 도전층을 형성하여 제2전극을 준비한다. A second electrode is prepared by forming a conductive layer including a conductive material on a separate conductive transparent substrate by using physical vapor deposition (PVD), such as electroplating, sputtering, or electron beam deposition.

상기 광흡수층과 제2전극이 서로 마주보도록 제1전극 및 제2전극을 배치시킨 후, 광흡수층과 제2전극 사이에 전해질을 매립하고 밀봉하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 염료 감응 태양 전지를 제조한다.After disposing the first electrode and the second electrode so that the light absorption layer and the second electrode face each other, the electrolyte is buried and sealed between the light absorption layer and the second electrode to provide a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention. Manufacture.

상기 제1전극 및 제2전극은 접착제를 사용하여 서로 면 접합될 수 있다. 접착제로는 열 가소성 고분자 필름을 사용할 수 있으며, 일 예로 상품명 surlyn(듀퐁사제)을 사용할 수 있다. 이러한 열가소성 고분자 필름을 두 전극 사이에 위치시킨 후 가열 압착하여 밀폐시킨다. 접착제의 또 다른 종류로는 에폭시 수지 또는 자외선(UV) 경화제를 사용할 수 있으며, 이 경우 열처리 또는 UV 처리 후에 경화시킬 수도 있다. The first electrode and the second electrode may be bonded to each other using an adhesive. As the adhesive, a thermoplastic polymer film may be used, and for example, a trade name surlyn (manufactured by DuPont) may be used. The thermoplastic polymer film is positioned between the two electrodes and then sealed by heat compression. Another kind of adhesive may be an epoxy resin or an ultraviolet (UV) curing agent, in which case it may be cured after heat treatment or UV treatment.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only preferred embodiments of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

실시예Example 1: 염료 감응 태양 전지의 제조 1: Fabrication of Dye-Sensitized Solar Cells

인듐 도핑된 주석산화물 투명전도체 위에 입경 5~15nm 정도 크기의 산화 티타늄 분산액을 닥터블레이드법을 이용하여 1cm2 면적에 도포하고, 450℃에서 30분간 열처리 소성공정을 통해 18㎛ 두께의 다공성 산화 티타늄 후막을 제작하였다. 그 후 80℃에서 시편을 유지한 후 하기 화학식 2의 구조를 갖는 화합물을 에탄올에 용해시킨 0.3mM 염료 분산액에 침지하여 염료 흡착 처리를 12시간 이상 실시하였다. 이후 염료 흡착된 다공성 산화 티타늄 후막을 에탄올을 이용하여 세척하고 상온 건 조하여 광흡수층이 형성된 제1전극을 제조하였다.A titanium oxide dispersion having a particle size of about 5 to 15 nm was coated on an indium-doped tin oxide transparent conductor in a 1 cm 2 area using the doctor blade method, and a porous titanium oxide thick film having a thickness of 18 μm was subjected to a heat treatment and baking process at 450 ° C. for 30 minutes. Was produced. After maintaining the specimen at 80 ° C., the compound having the structure of Formula 2 was immersed in 0.3 mM dye dispersion dissolved in ethanol, and the dye adsorption treatment was performed for 12 hours or more. After the dye-adsorbed porous titanium oxide thick film was washed with ethanol and dried at room temperature to prepare a first electrode having a light absorption layer.

제2전극으로는 인듐 도핑된 산화 주석 투명전도체 위에 스퍼터를 이용하여 약 200nm 두께로 Pt층을 증착하였다. 전해액 주입을 위해 0.75 mm 직경의 드릴을 이용하여 미세 구멍을 만들어 제2전극을 제작하였다.As a second electrode, a Pt layer was deposited to a thickness of about 200 nm using a sputter on an indium doped tin oxide transparent conductor. For injection of the electrolyte, a second hole was manufactured by making a minute hole using a 0.75 mm diameter drill.

60㎛ 두께의 열가소성 고분자 필름을 제1전극과 제2전극 사이에 두고 100℃에서 9초 압착시킴으로써 두 전극을 접합시켰다. 제2전극에 형성된 미세구멍을 통하여 산화환원 전해질을 주입시키고, 커버 글라스와 열가소성 고분자 필름을 이용하여 미세 구멍을 밀봉함으로써 염료 감응 태양 전지를 제작하였다. 이때 이용된 산화-환원 전해질은 0.62M의 1,2-디메틸-3-헥실이미다졸리움아이오다이드(1,2-dimethyl-3-hexylimidazolium iodide), 0.5M의 2-아미노피리미딘(2-aminopyrimidine), 0.1M 의 LiI와 0.05M의 I2를 아세토나이트릴(acetonitrile) 용매에 용해시킨 것을 이용하였다.The two electrodes were bonded by pressing a 60 μm-thick thermoplastic polymer film between the first electrode and the second electrode for 9 seconds at 100 ° C. A redox electrolyte was injected through the micropores formed in the second electrode, and a dye-sensitized solar cell was manufactured by sealing the micropores using a cover glass and a thermoplastic polymer film. The redox electrolyte used was 0.62M 1,2-dimethyl-3-hexylimidazolium iodide (1,2-dimethyl-3-hexylimidazolium iodide), 0.5M 2-aminopyrimidine (2- aminopyrimidine), 0.1 M LiI and 0.05 M I 2 dissolved in an acetonitrile solvent were used.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112006026440512-PAT00011
Figure 112006026440512-PAT00011

실시예Example 2: 염료 감응 태양 전지의 제조 2: Fabrication of Dye-Sensitized Solar Cells

염료로서 하기 화학식 3의 구조를 갖는 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 염료 감응 태양 전지를 제조하였다.A dye-sensitized solar cell was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound having the structure of Formula 3 was used as the dye.

[화학식 3][Formula 3]

실시예Example 3: 염료 감응 태양 전지의 제조 3: Fabrication of Dye-Sensitized Solar Cells

상기 실시예 1에 있어서, 염료 분산액중에 5mM 농도로 하기 화학식 7의 디옥시콜린산을 더 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 염료 감응 태양 전지를 제조하였다.In Example 1, a dye-sensitized solar cell was prepared in the same manner as in Example 1, except that dioxycholine acid of Formula 7 was further added to the dye dispersion at a concentration of 5 mM.

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112006026440512-PAT00013
Figure 112006026440512-PAT00013

실시예Example 4: 염료 감응 태양 전지의 제조 4: Fabrication of Dye-Sensitized Solar Cells

상기 실시예 1에 있어서, 염료 분산액중에 40mM 농도로 상기 화학식 7의 디옥시콜린산을 더 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 염료 감응 태양 전지를 제조하였다.In Example 1, a dye-sensitized solar cell was prepared in the same manner as in Example 1, except that dioxycholine acid of Chemical Formula 7 was further added to the dye dispersion at 40 mM concentration.

비교예Comparative example 1: 염료 감응 태양 전지의 제조 1: Fabrication of Dye-Sensitized Solar Cells

인듐 도핑된 산화주석 투명전도체 위에 입경 5~15nm 정도 크기의 산화티타늄분산액을 닥터블레이드법을 이용하여 1cm2 면적에 도포하고, 450℃에서 30분간 열처리 소성공정을 통해 18㎛ 두께의 다공성 산화티타늄 후막을 제작하였다. 그 후 80℃에서 시편을 유지한 후 하기 화학식 8의 구조를 갖는 화합물을 에탄올에 용해시킨 0.3mM 염료 분산액에 침지하여 염료 흡착 처리를 12시간 이상 실시하였다. 이후 염료 흡착된 다공성 산화티타늄 후막을 에탄올을 이용하여 세척하고 상온 건조하여 광흡수층이 형성된 제1전극을 제조하였다.A titanium oxide dispersion having a particle size of 5 to 15 nm was coated on an indium-doped tin oxide transparent conductor in a 1 cm 2 area by using a doctor blade method, and a porous titanium oxide thick film having a thickness of 18 μm was subjected to a heat treatment and baking process at 450 ° C. for 30 minutes. Was produced. After maintaining the specimen at 80 ° C., the compound having the structure of Formula 8 was immersed in 0.3 mM dye dispersion dissolved in ethanol, and the dye adsorption treatment was performed for 12 hours or more. After the dye-adsorbed porous titanium oxide thick film was washed with ethanol and dried at room temperature to prepare a first electrode having a light absorption layer.

제2전극으로는 인듐 도핑된 산화주석 투명전도체 위에 스퍼터를 이용하여 약 200nm 두께로 Pt층을 증착하였다. 전해액 주입을 위해 0.75 mm 직경의 드릴을 이용하여 미세 구멍을 만들어 제2전극을 제작하였다.As a second electrode, a Pt layer was deposited to a thickness of about 200 nm using a sputter on an indium doped tin oxide transparent conductor. For injection of the electrolyte, a second hole was manufactured by making a minute hole using a 0.75 mm diameter drill.

60㎛ 두께의 열가소성 고분자 필름을 제1전극과 제2전극 사이에 두고 100℃에서 9초 압착시킴으로써 두 전극을 접합시켰다. 제2전극에 형성된 미세구멍을 통하여 산화환원 전해질을 주입시키고, 커버 글라스와 열가소성 고분자 필름을 이용하여 미세 구멍을 밀봉함으로써 염료 감응 태양 전지를 제작하였다. 이때 이용된 산화-환원 전해질은 0.62M의 1,2-디메틸-3-헥실이미다졸리움아이오다이드(1,2-dimethyl-3-hexylimidazolium iodide), 0.5M의 2-아미노피리미딘(2-aminopyrimidine), 0.1M 의 LiI와 0.05M의 I2를 아세토나이트릴(acetonitrile) 용매에 용해시킨 것을 이용하였다.The two electrodes were bonded by pressing a 60 μm-thick thermoplastic polymer film between the first electrode and the second electrode for 9 seconds at 100 ° C. A redox electrolyte was injected through the micropores formed in the second electrode, and a dye-sensitized solar cell was manufactured by sealing the micropores using a cover glass and a thermoplastic polymer film. The redox electrolyte used was 0.62M 1,2-dimethyl-3-hexylimidazolium iodide (1,2-dimethyl-3-hexylimidazolium iodide), 0.5M 2-aminopyrimidine (2- aminopyrimidine), 0.1 M LiI and 0.05 M I 2 dissolved in an acetonitrile solvent were used.

[화학식 8][Formula 8]

Figure 112006026440512-PAT00014
Figure 112006026440512-PAT00014

비교예Comparative example 2: 염료 감응 태양 전지의 제조 2: Fabrication of Dye-Sensitized Solar Cells

염료로서 하기 화학식 9의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 실시하여 염료 감응 태양 전지를 제조하였다.A dye-sensitized solar cell was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the compound of Formula 9 was used as the dye.

[화학식 9][Formula 9]

Figure 112006026440512-PAT00015
Figure 112006026440512-PAT00015

비교예Comparative example 3: 염료 감응 태양 전지의 제조 3: Fabrication of Dye-Sensitized Solar Cells

염료로서 하기 화학식 10의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1 과 동일한 방법으로 실시하여 염료 감응 태양 전지를 제조하였다.A dye-sensitized solar cell was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the compound of Formula 10 was used as the dye.

[화학식 10][Formula 10]

Figure 112006026440512-PAT00016
Figure 112006026440512-PAT00016

비교예Comparative example 4: 염료 감응 태양 전지의 제조 4: Fabrication of Dye-Sensitized Solar Cells

상기 비교예 3에 있어서, 염료 분산액중에 40mM 농도로 상기 화학식 7의 디옥시콜린산을 더 첨가하는 것을 제외하고는 상기 비교예 3과 동일한 방법으로 실시하여 염료 감응 태양 전지를 제조하였다.In Comparative Example 3, a dye-sensitized solar cell was manufactured in the same manner as in Comparative Example 3, except that dioxycholine acid of Chemical Formula 7 was further added to the dye dispersion at 40 mM concentration.

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 염료 감응 태양 전지에 대하여 광전류 전압을 측정하고, 측정된 광전류 곡선으로부터 개방전압(open-circuit voltage: Voc), 전류 밀도(short-circuit current: Jsc) 및 충진계수(fill factor: FF)를 계산하였다. 또한 이로부터 태양 전지의 효율을 평가하였다.The photocurrent voltages of the dye-sensitized solar cells prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 were measured, and an open-circuit voltage (Voc) and a short-circuit current were measured from the measured photocurrent curve. : Jsc) and fill factor (FF) were calculated. Moreover, the efficiency of the solar cell was evaluated from this.

이때, 광원으로는 제논 램프(xenon lamp, Oriel, 01193)을 사용하였으며, 상기 제논 램프의 태양 조건(AM 1.5)은 표준 태양 전지(Frunhofer Institute Solare Engeriessysteme, Certificate No. C-ISE369, Type of material: Mono-Si + KG 필터)를 사용하여 보정하였다. 결과를 하기 표 1 및 도 2에 나타내었다.At this time, xenon lamp (Oriel, 01193) was used as the light source, and the solar condition (AM 1.5) of the xenon lamp was a standard solar cell (Frunhofer Institute Solare Engeriessysteme, Certificate No. C-ISE369, Type of material: Mono-Si + KG filter). The results are shown in Table 1 and FIG. 2.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 개방전압(V)Open voltage (V) 0.690.69 0.660.66 0.670.67 0.690.69 0.530.53 0.550.55 0.560.56 0.570.57 전류밀도(mA/cm2)Current density (mA / cm 2 ) 10.7110.71 10.7110.71 11.6111.61 12.1612.16 4.574.57 7.357.35 9.079.07 10.6110.61 F.FF.F 6464 6666 6666 7171 5353 6464 5858 6565 효율(%)efficiency(%) 4.724.72 4.674.67 5.155.15 5.965.96 1.291.29 2.612.61 2.912.91 3.933.93

결과, 실시예 1 내지 4의 태양 전지에서의 개방전압(Voc)은 모두 0.66V 이상인 반면, 비교예 1 내지 4의 태양 전지의 개방전압은 0.6V 이하이었다. 또한, 전류밀도 및 충진계수 또한 실시예 1 내지 4의 염료 감응 태양 전지가 비교예 1 내지 4의 염료 감응 태양 전지에 비해 높았으며, 결과 실시예 1 내지 4의 염료 감응 태양 전지가 비교예 1 내지 4의 염료 감응 태양 전지에 비해 현저히 우수한 광전 효율을 나타내었다. 이로부터 실시예 1 내지 4의 염료 감응 태양 전지에 포함된 본 발명의 염료가 비교예 1 내지 4에 사용된 염료에 비해 우수한 효과를 나타냄을 확인할 수 있었다.As a result, the open-circuit voltages (Voc) in the solar cells of Examples 1 to 4 were all 0.66 V or more, while the open voltages of the solar cells of Comparative Examples 1 to 4 were 0.6 V or less. In addition, the current density and the filling factor were also higher in the dye-sensitized solar cells of Examples 1 to 4 than in the dye-sensitized solar cells of Comparative Examples 1 to 4, and as a result, the dye-sensitized solar cells of Examples 1 to 4 were Comparative Examples 1 to 4. Compared with the dye-sensitized solar cell of 4, it showed a remarkably superior photoelectric efficiency. From this, it was confirmed that the dye of the present invention contained in the dye-sensitized solar cells of Examples 1 to 4 exhibited an excellent effect compared to the dyes used in Comparative Examples 1 to 4.

또한 실시예 1 및 2의 태양 전지와 실시예 3 및 4의 태양 전지를 비교한 결과, 첨가제로서 디옥시콜린산을 포함하는 실시예 3 및 4의 염료 감응 태양 전지가 염료만을 포함하는 실시예 1 및 2의 염료 감응 태양 전지에 비해 개방전압, 전류 밀도, 충진 계수 및 광전 효율면에서 보다 우수한 특성을 나타내었다. 또한, 이 같은 광전 효과는 첨가제의 농도가 증가될수록 증가하였다.In addition, when the solar cells of Examples 1 and 2 were compared with those of Examples 3 and 4, the dye-sensitized solar cells of Examples 3 and 4, which contained dioxycholic acid as an additive, contained only dyes. Compared with the dye-sensitized solar cell of 2 and 2, it showed better characteristics in terms of open voltage, current density, filling coefficient and photoelectric efficiency. In addition, this photoelectric effect increased as the concentration of the additive was increased.

도 2는 상기 실시예 1 및 실시예 3의 염료 감응 태양 전지에 대한 단위파장에서의 광전하 수율의 변화(IPCE: Incident photon to Current Efficiency)를 나타낸 그래프이다. FIG. 2 is a graph showing the change in photoelectric yield (IPCE) in unit wavelengths for the dye-sensitized solar cells of Examples 1 and 3. FIG.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 플루오레닐기 함유 유기 염료와 첨가제를 함께 포함하는 실시예 3의 태양 전지가 플루오레닐기 함유 유기 염료만을 단독으로 포함하는 실시예 1의 태양 전지에 비해 단위 파장에서의 과전하 수율이 더 높았다. 즉, 본 발명의 플루오레닐 작용기가 도입된 유기 염료는 디옥시콜린산과 같이 TiO2에 공흡착됨으로써 플루오레닐기 함유 유기 염료 단독으로 사용할 때에 비해 보다 증가된 전류량을 나타냄을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 2, the solar cell of Example 3 including the fluorenyl group-containing organic dye and the additive of the present invention has a unit wavelength compared to the solar cell of Example 1 containing only the fluorenyl group-containing organic dye alone. The overcharge yield at was higher. That is, it was confirmed that the organic dye into which the fluorenyl functional group of the present invention was introduced was co-adsorbed to TiO 2 , such as dioxycholine acid, to show an increased amount of current compared to when using the fluorenyl group-containing organic dye alone.

본 발명의 염료 감응 태양 전지용 염료는 태양 전지용 광흡수층에 적용되어 광전 전류 변환 효율을 개선시키고 개방 전압을 상승시킬 수 있다.The dye for the dye-sensitized solar cell of the present invention can be applied to the light absorption layer for solar cells to improve the photoelectric current conversion efficiency and increase the open voltage.

Claims (19)

하기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물을 포함하는 염료 감응 태양 전지용 염료:Dye-sensitized solar cell dye comprising a compound having the structure of formula [화학식 1][Formula 1]
Figure 112006026440512-PAT00017
Figure 112006026440512-PAT00017
(상기 화학식 1에서,(In Formula 1, A 및 B는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족의 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 헤테로고리 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며, 이때 상기 A 및 B중 적어도 하나는 플루오레닐(fluorenyl)기이고, A and B are each independently selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted heterocycle, and a combination thereof, wherein at least one of A and B is fluorenyl Gigi, D는 비닐기, 치환 또는 비치환된 폴리비닐기, 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 방향족 헤테로 고리기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이며,D is selected from the group consisting of a vinyl group, a substituted or unsubstituted polyvinyl group, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group, and a combination thereof, E는 산성 작용기이다.) E is an acidic functional group.)
제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 A 및 B는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 20의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 헤테로고리 및 이들의 조합으로 이루어진 군 에서 선택되며, 상기 A 및 B중 적어도 하나는 플루오레닐기인 염료 감응 태양 전지용 염료.A and B are each independently selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 5 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heterocycle, and a combination thereof, at least one of A and B is fluorine Dye for dye-sensitized solar cells which is a nil group. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 A 및 B는 히드록시, 알킬, 할로, 할로알킬, 니트로, 시아노, 알콕시, 알킬아미노, 아릴기, 알킬티오기, 에테르기, 티오에테르기, 아미노기, 아릴렌옥시기, 알케닐기, 아릴옥시기, 아릴렌기, 알킬렌기, 알킬렌옥시기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 치환기를 포함하는 것인 염료 감응 태양 전지용 염료.A and B are hydroxy, alkyl, halo, haloalkyl, nitro, cyano, alkoxy, alkylamino, aryl group, alkylthio group, ether group, thioether group, amino group, aryleneoxy group, alkenyl group, aryl jade Dye for a dye-sensitized solar cell comprising a substituent selected from the group consisting of time, arylene group, alkylene group, alkyleneoxy group and combinations thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 D는 비닐기, 폴리비닐기, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 피렌, 페난스렌, 인덴, 페릴렌, 플루오렌, 비페닐, 터페닐, 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피라졸, 피라졸리딘, 피란, 피롤, 벤조이미다졸, 이미다졸린, 이미다졸리딘, 이미다졸, 피라졸, 트리아졸, 트리아진, 디아졸, 몰포린, 티오펜, 티아졸, 벤조티아졸, 나프토티아졸, 벤조옥사졸, 나프토옥사졸, 피라진, 퀴놀린, 퀴나졸린, 카바졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 염료 감응 태양 전지용 염료.The D is a vinyl group, polyvinyl group, benzene, naphthalene, anthracene, pyrene, phenanthrene, indene, perylene, fluorene, biphenyl, terphenyl, pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyrazole, pyrazolidine, pyran , Pyrrole, benzoimidazole, imidazoline, imidazolidine, imidazole, pyrazole, triazole, triazine, diazole, morpholine, thiophene, thiazole, benzothiazole, naphthothiazole, benzooxa Dye for solar cells, dye selected from the group consisting of sol, naphthooxazole, pyrazine, quinoline, quinazoline, carbazole and combinations thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 D는 히드록시, 알킬, 할로, 할로알킬, 니트로, 시아노, 알콕시, 알킬아미노, 아릴기, 알킬티오기, 에테르기, 티오에테르기, 아미노기, 아릴렌옥시기, 알 케닐기, 아릴옥시기, 아릴렌기, 알킬렌기, 알킬렌옥시기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 치환기를 포함하는 것인 염료 감응 태양 전지용 염료.D is hydroxy, alkyl, halo, haloalkyl, nitro, cyano, alkoxy, alkylamino, aryl group, alkylthio group, ether group, thioether group, amino group, aryleneoxy group, alkenyl group, aryloxy group And dyes selected from the group consisting of arylene groups, alkylene groups, alkyleneoxy groups, and combinations thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 E는 카르복시기, 아인산기, 술폰산기, 포스핀산기, 히드록시기, 옥시카르복시산, 산아미드, 붕산기, 스쿠아린산기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 치환기인 염료 감응 태양 전지용 염료.E is a dye for a solar-sensitized dye-sensitized solar cell which is a substituent selected from the group consisting of carboxyl groups, phosphorous acid groups, sulfonic acid groups, phosphinic acid groups, hydroxy groups, oxycarboxylic acids, acidamides, boric acid groups, squaric acid groups, and combinations thereof. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 A 및 B는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족의 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 헤테로고리 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며, 이때 상기 A 및 B중 적어도 하나는 플루오레닐(fluorenyl)기이고, A and B are each independently selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted hetero ring, and a combination thereof, wherein at least one of A and B is fluorenyl ), D는
Figure 112006026440512-PAT00018
또는
Figure 112006026440512-PAT00019
이며,
D is
Figure 112006026440512-PAT00018
or
Figure 112006026440512-PAT00019
Is,
상기 R1 내지 R5는 각각 독립적으로 히드록시, 알킬, 할로, 할로알킬, 니트로, 시아노, 알콕시, 알킬아미노, 아릴기, 알킬티오기, 에테르기, 티오에테르기, 아미노기, 아릴렌옥시기, 알케닐기, 아릴옥시기, 아릴렌기, 알킬렌기, 알킬렌옥시 기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 상기 m, n, p 및 q는 0 또는 4의 정수이고, o 및 s는 1 또는 2인 것이며R 1 to R 5 are each independently hydroxy, alkyl, halo, haloalkyl, nitro, cyano, alkoxy, alkylamino, aryl group, alkylthio group, ether group, thioether group, amino group, aryleneoxy group, Alkenyl group, aryloxy group, arylene group, alkylene group, alkyleneoxy group and combinations thereof, m, n, p and q are integers of 0 or 4, o and s is 1 Or 2 E는 카르복시기인 것인 염료 감응 태양 전지용 염료.E is a dye for solar cells of a dye-sensitized solar cell.
제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 염료는 하기 화학식 2 내지 5의 구조를 갖는 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인 염료 감응 태양 전지용 염료.The dye is a dye for a solar cell dye-sensitized solar cell comprising a compound having a structure of the formula 2 to 5 and combinations thereof. [화학식 2][Formula 2]
Figure 112006026440512-PAT00020
Figure 112006026440512-PAT00020
[화학식 3][Formula 3]
Figure 112006026440512-PAT00021
Figure 112006026440512-PAT00021
[화학식 4][Formula 4]
Figure 112006026440512-PAT00022
Figure 112006026440512-PAT00022
[화학식 5][Formula 5]
Figure 112006026440512-PAT00023
Figure 112006026440512-PAT00023
전도성 투명 기판을 포함하는 제1전극;A first electrode comprising a conductive transparent substrate; 상기 제1전극의 어느 한 일면에 형성된 광 흡수층;A light absorbing layer formed on one surface of the first electrode; 상기 광 흡수층이 형성된 제1전극에 대향하여 배치되는 제2전극; 및A second electrode disposed to face the first electrode on which the light absorption layer is formed; And 상기 제1전극과 제2전극 사이에 위치하는 전해질을 포함하며,An electrolyte located between the first electrode and the second electrode, 상기 광 흡수층은 반도체 미립자, 및 상기 제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 따른 염료를 포함하는 것인 염료 감응 태양 전지.The dye-sensitized solar cell of claim 1, wherein the light absorbing layer comprises semiconductor fine particles, and the dye according to any one of claims 1 to 8. 제9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 전도성 투명 기판은 인듐 틴 옥사이드, 플루오린 틴 옥사이드, ZnO-(Ga2O3 또는 Al2O3), 주석계 산화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함하는 유리 기판 또는 플라스틱 기판인 염료 감응 태양 전지.The conductive transparent substrate may be a glass substrate or plastic including a material selected from the group consisting of indium tin oxide, fluorine tin oxide, ZnO— (Ga 2 O 3 or Al 2 O 3 ), tin oxide, and combinations thereof. Dye-sensitized solar cell that is a substrate. 제9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 플라스틱 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 트리아세틸셀룰로오스, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인 염료 감응 태양 전지.The plastic substrate is a dye-sensitized solar cell comprising one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polypropylene, polyimide, triacetyl cellulose, and combinations thereof. 제9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 반도체 미립자는 단체 반도체, 금속 산화물, 페로브스카이트 구조를 갖는 복합 금속 산화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 염료 감응 태양 전지.The semiconductor fine particle is a dye-sensitized solar cell is selected from the group consisting of a single semiconductor, a metal oxide, a composite metal oxide having a perovskite structure, and combinations thereof. 제9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 반도체 미립자는 Si, TiO2, SnO2, ZnO, WO3, Nb2O5, TiSrO3 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 염료 감응 태양 전지.The semiconductor fine particles are selected from the group consisting of Si, TiO 2 , SnO 2 , ZnO, WO 3 , Nb 2 O 5 , TiSrO 3 and combinations thereof. 제9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 반도체 미립자는 50nm 이하의 평균 입자 직경을 갖는 것인 염료 감응 태양 전지.The dye-sensitized solar cell of which the semiconductor fine particles have an average particle diameter of 50 nm or less. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 광흡수층은 하기 화학식 6의 구조를 갖는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 더 포함하는 것인 염료 감응 태양 전지.The light absorbing layer is a dye-sensitized solar cell further comprises an additive selected from the group consisting of a compound having a structure of formula (6). [화학식 6][Formula 6]
Figure 112006026440512-PAT00024
Figure 112006026440512-PAT00024
(상기 화학식 6에 있어서, X는 탄소수 3 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기,탄소수 3 내지 20의 치환 또는 비치환된 알콕시기,탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기,탄소수 3 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬티오기,에테르기,티오에테르기,에스테르기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴렌옥시기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴렌기, 탄소수 3 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬렌기, 탄소수 3 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬렌옥시기, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.)(In Chemical Formula 6, X is a substituted or unsubstituted alkyl group having 3 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 3 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms, 3 to carbon atoms 20 substituted or unsubstituted alkylthio group, ether group, thioether group, ester group, substituted or unsubstituted amino group, substituted or unsubstituted aryleneoxy group having 6 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkenyl group, Substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, Substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms, Substituted or unsubstituted alkylene group having 3 to 20 carbon atoms, Substituted or unsubstituted alkyl group having 3 to 20 carbon atoms Alkyleneoxy groups, and combinations thereof.)
제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 첨가제는 디옥시콜린산인 염료 감응 태양 전지.The additive is a dye-sensitized solar cell is deoxycholic acid. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 첨가제는 염료 100중량부에 대하여 100 내지 3000중량부로 포함되는 것 인 염료 감응 태양 전지.The additive is a dye-sensitized solar cell that is included in 100 to 3000 parts by weight based on 100 parts by weight of the dye. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 광 흡수층은 25㎛ 이하의 두께를 갖는 것인 염료 감응 태양 전지.The light absorbing layer is a dye-sensitized solar cell having a thickness of 25㎛ or less. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제2전극은 Pt, Au, Ni, Cu, Ag, In, Ru, Pd, Rh, Ir, Os, C, 전도성 고분자, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것인 염료 감응 태양 전지.The second electrode includes a material selected from the group consisting of Pt, Au, Ni, Cu, Ag, In, Ru, Pd, Rh, Ir, Os, C, conductive polymers, and combinations thereof. battery.
KR1020060034501A 2006-04-17 2006-04-17 Photosensitizer for photovoltaic cell, and photovoltaic cell prepared from same KR101223558B1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060034501A KR101223558B1 (en) 2006-04-17 2006-04-17 Photosensitizer for photovoltaic cell, and photovoltaic cell prepared from same
US11/787,572 US8653279B2 (en) 2006-04-17 2007-04-16 Dye for dye-sensitized solar cell, and solar cell prepared from same
JP2007108553A JP5124161B2 (en) 2006-04-17 2007-04-17 Dye for dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell
CN200710096444.XA CN101058677B (en) 2006-04-17 2007-04-17 Dye for dye-sensitized solar cell, and solar cell prepared from same
DE102007019022A DE102007019022A1 (en) 2006-04-17 2007-04-17 Dye for dye-sensitized solar cell and solar cell produced therefrom

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060034501A KR101223558B1 (en) 2006-04-17 2006-04-17 Photosensitizer for photovoltaic cell, and photovoltaic cell prepared from same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070102821A true KR20070102821A (en) 2007-10-22
KR101223558B1 KR101223558B1 (en) 2013-01-17

Family

ID=38817519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060034501A KR101223558B1 (en) 2006-04-17 2006-04-17 Photosensitizer for photovoltaic cell, and photovoltaic cell prepared from same

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101223558B1 (en)
CN (1) CN101058677B (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010002154A3 (en) * 2008-06-30 2010-04-22 주식회사 동진쎄미켐 Novel organic dye and method for preparing same
WO2010147428A2 (en) * 2009-06-19 2010-12-23 주식회사 동진쎄미켐 Novel organic dye and preparation method thereof
KR101132821B1 (en) * 2009-11-27 2012-04-02 한국교통대학교산학협력단 Polymer electrolyte with long-term stability and dye-sensitized solar cell using the polymer electrolyte
KR101264082B1 (en) * 2011-03-17 2013-07-04 서울대학교산학협력단 Photosensitizer containing benzothiazole for photovoltaic cell, and photovoltaic cell including the same
KR101324783B1 (en) * 2011-04-29 2013-10-31 (주)씨에스엘쏠라 Noble photosensitizer for photovoltaic cell and photovoltaic cell prepared from the same
KR101330454B1 (en) * 2009-02-16 2013-11-15 엘지디스플레이 주식회사 Dye-Sensitized Solar Cells Using The Dye
KR101330505B1 (en) * 2008-11-25 2013-11-15 엘지디스플레이 주식회사 Dye-Sensitized Solar Cells Using The Dye
US10193087B2 (en) 2013-11-26 2019-01-29 Hee Solar, L.L.C. Perovskite and other solar cell materials
KR20190057057A (en) * 2016-09-27 2019-05-27 호도가야 가가쿠 고교 가부시키가이샤 A sensitizing dye, a sensitizing dye for photoelectric conversion, a photoelectric conversion element using the sensitizing dye, and a dye-sensitized solar cell

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101735638A (en) * 2008-11-25 2010-06-16 乐金显示有限公司 Dye for dye-sensitized solar cell and solar cell including the same
JP2010267611A (en) * 2009-04-15 2010-11-25 Konica Minolta Business Technologies Inc Photoelectric transfer element and solar cell
JP2010267612A (en) * 2009-04-17 2010-11-25 Konica Minolta Business Technologies Inc Photoelectric transfer element and solar cell
JP2010277991A (en) * 2009-04-28 2010-12-09 Konica Minolta Business Technologies Inc Photoelectric conversion element and solar cell
US8668846B2 (en) * 2009-04-28 2014-03-11 Konica Minolta Business Technologies, Inc. Photoelectric conversion element and solar cell
KR101827546B1 (en) * 2009-06-19 2018-02-09 주식회사 동진쎄미켐 Novel organic dye and preparation thereof
KR101107069B1 (en) * 2009-07-10 2012-01-20 삼성에스디아이 주식회사 Dye for dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell prepared using the same
CN102532032B (en) * 2010-11-23 2015-10-21 凯惠科技发展(上海)有限公司 A kind of benzo nitrogen-containing heterocyclic compound, its preparation method, intermediate and application
WO2013167222A2 (en) * 2012-05-07 2013-11-14 Sony Corporation Organic compounds containing squaric acid or croconic acid moieties for application in electronic devices
CN102675897B (en) * 2012-05-18 2015-04-29 陕西师范大学 Thiourea/urea aromatic amine dye, as well as preparation method and application thereof
CN103972393B (en) * 2013-02-06 2016-12-28 阮伸 A kind of miniature natural organic membrane electrooptical device
CN103436048B (en) * 2013-08-08 2014-12-03 陕西师范大学 Double-bridge-chain organic dye using thiourea as donor and application thereof
CN103819929B (en) * 2013-12-09 2015-07-22 中国科学院长春应用化学研究所 Phenanthro-carbazole donor-acceptor organic dye and application thereof in dye-sensitized solar cell
EP3975278A1 (en) * 2014-04-16 2022-03-30 Ricoh Company, Ltd. Photoelectric conversion element
WO2016143525A1 (en) * 2015-03-06 2016-09-15 富士フイルム株式会社 Photoelectric conversion element and solar cell
CN105219119B (en) * 2015-09-29 2017-03-08 陕西理工学院 A kind of thiazolone anthracene amine light-sensitive coloring agent and preparation method thereof
CN106118124B (en) * 2016-07-01 2017-10-27 华东理工大学 Based on indeno thiophene donor D A π A type dyes and application thereof
KR101966142B1 (en) * 2017-07-12 2019-04-08 한국에너지기술연구원 Hybrid pipe and carbon dioxide supply system using it

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2002001667A1 (en) * 2000-06-29 2004-01-08 日本化薬株式会社 Dye-sensitized photoelectric conversion element
KR100635457B1 (en) * 2004-06-16 2006-10-18 학교법인 서강대학교 Photovoltaic Cells based on Nanohost-Photosensitizer Composites

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101320999B1 (en) * 2008-06-30 2013-10-23 주식회사 동진쎄미켐 Novel organic dye and preparation thereof
WO2010002154A3 (en) * 2008-06-30 2010-04-22 주식회사 동진쎄미켐 Novel organic dye and method for preparing same
KR101330505B1 (en) * 2008-11-25 2013-11-15 엘지디스플레이 주식회사 Dye-Sensitized Solar Cells Using The Dye
KR101330454B1 (en) * 2009-02-16 2013-11-15 엘지디스플레이 주식회사 Dye-Sensitized Solar Cells Using The Dye
WO2010147428A2 (en) * 2009-06-19 2010-12-23 주식회사 동진쎄미켐 Novel organic dye and preparation method thereof
WO2010147428A3 (en) * 2009-06-19 2011-04-28 주식회사 동진쎄미켐 Novel organic dye and preparation method thereof
KR101132821B1 (en) * 2009-11-27 2012-04-02 한국교통대학교산학협력단 Polymer electrolyte with long-term stability and dye-sensitized solar cell using the polymer electrolyte
KR101264082B1 (en) * 2011-03-17 2013-07-04 서울대학교산학협력단 Photosensitizer containing benzothiazole for photovoltaic cell, and photovoltaic cell including the same
KR101324783B1 (en) * 2011-04-29 2013-10-31 (주)씨에스엘쏠라 Noble photosensitizer for photovoltaic cell and photovoltaic cell prepared from the same
US10193087B2 (en) 2013-11-26 2019-01-29 Hee Solar, L.L.C. Perovskite and other solar cell materials
US10333082B2 (en) 2013-11-26 2019-06-25 Hee Solar, L.L.C. Multi-junction perovskite material devices
US10608190B2 (en) 2013-11-26 2020-03-31 Hee Solar, L.L.C. Mixed metal perovskite material devices
US10916712B2 (en) 2013-11-26 2021-02-09 Hee Solar, L.L.C. Perovskite and other solar cell materials
US11024814B2 (en) 2013-11-26 2021-06-01 Hunt Perovskite Technologies, L.L.C. Multi-junction perovskite material devices
KR20190057057A (en) * 2016-09-27 2019-05-27 호도가야 가가쿠 고교 가부시키가이샤 A sensitizing dye, a sensitizing dye for photoelectric conversion, a photoelectric conversion element using the sensitizing dye, and a dye-sensitized solar cell

Also Published As

Publication number Publication date
CN101058677A (en) 2007-10-24
CN101058677B (en) 2014-07-09
KR101223558B1 (en) 2013-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101223558B1 (en) Photosensitizer for photovoltaic cell, and photovoltaic cell prepared from same
KR100696636B1 (en) Photosensitizer for photovoltaic cell and photovoltaic cell prepared from the same
KR100918049B1 (en) Photosensitizer for photovoltaic cell, and photovoltaic cell including same
KR101430139B1 (en) Manufacturing technology perovskite-based mesoporous thin film solar cell
JP5124161B2 (en) Dye for dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell
KR100839371B1 (en) Dye-sensitized solar cell
KR100589323B1 (en) Dye-sensitized solar cell having enlarged wavelength range of absorbed light and fabrication method thereof
Misra et al. Synthesis, optical and electrochemical properties of new ferrocenyl substituted triphenylamine based donor–acceptor dyes for dye sensitized solar cells
KR101303450B1 (en) Dye-Sensitized Solar Cells And Manufacturing Method For Thereof
EP2272920B1 (en) Dye for dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell including the same
KR101627161B1 (en) Dye-sensitized solar cell including polymer support layer, and preparing method of the same
KR20120136578A (en) Dye-sensitized solar cells and manufacturing method for thereof
KR101429759B1 (en) Electrolyte composition comprising energy relay dyes for dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell comprising said electrolyte composition
KR101267658B1 (en) Dye for dye-sensitized solarcell, preparation method of the same and dye-sensitized solar cell comprising the same
KR101551074B1 (en) Solid-state dye-sensitized solar cell with long-term stability containing pyridine compound as an adhesive
KR100908721B1 (en) Dyes for dye-sensitized solar cells and dye-sensitized solar cells prepared therefrom
KR20100066158A (en) Novel organic dye incorporating a trialkoxysilyl and preparation thereof
JP2014186995A (en) Transparent dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell module
KR101330505B1 (en) Dye-Sensitized Solar Cells Using The Dye
KR101330454B1 (en) Dye-Sensitized Solar Cells Using The Dye
KR20110040153A (en) Dye-sensitized solar cells and manufacturing method for thereof
KR20110032490A (en) The dye for dye-sensitized solar cells and dye-sensitized solar cells of applying the same
KR20100058996A (en) Dye-sensitized solar cells using the dye
KR101125821B1 (en) Dye sensitized solar cell comprising negative electrode including nano oxide layer adsorbed with dye and titanate coupling agent and preparation method thereof
KR20120057959A (en) Novel ruthenium complex and photoelectric component using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee