KR20100136929A - Novel organic dye and preparation thereof - Google Patents

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KR20100136929A
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이종찬
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Abstract

PURPOSE: A novel organic dye for a dye-sensitized photoelectric transducer is provided to improve efficiency of solar cells due to improve improved molar extinction coefficient, Jsc and photoelectricity conversion efficiency. CONSTITUTION: An organic dye for a dye-sensitized photoelectric transducer is represented by chemical formula 1 or 2. In chemical formula 1 or 2, A is C or N, wherein b and c are 0 when A is N; B is O, S, CR1R2 or NR3, wherein R1 ~ R3 are independently hydrogen or C1-12 alkyl; Ar1 ~ Ar5 are substituted or unsubstituted C6-C50 aryl group; a is 0 or 1; b and c are 0 or 1 and b is 1 when c is 1; d is 0 or 1; and e is 0 or 1.

Description

신규한 유기염료 및 이의 제조방법 {NOVEL ORGANIC DYE AND PREPARATION THEREOF}New organic dyes and preparation method thereof {NOVEL ORGANIC DYE AND PREPARATION THEREOF}

본 발명은 염료감응태양전지(dye-sensitized solar cell, DSSC)에 사용되는 신규한 염료증감 광전변환소자용 유기염료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel organic dye for dye-sensitized photovoltaic devices used in dye-sensitized solar cells (DSSC) and a method of manufacturing the same.

1991년도 스위스 국립 로잔 고등기술원 (EPFL)의 마이클 그라첼(Michael Gratzel) 연구팀에 의해 염료감응 나노입자 산화티타늄 태양전지가 개발된 이후 이 분야에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 염료감응태양전지는 기존의 실리콘계 태양전지에 비해 효율이 높고 제조단가가 현저히 낮기 때문에 기존의 비정질 실리콘 태양전지를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 실리콘 태양전지와 달리 염료감응태양전지는 가시광선을 흡수하여 전자-홀(hole) 쌍을 생성할 수 있는 염료와, 생성된 전자를 전달하는 전이금속 산화물을 주 구성 재료로 하는 광전기화학적 태양전지이다.Since the development of dye-sensitized nanoparticle titanium oxide solar cells in 1991 by Michael Gratzel of the Swiss National Lausanne Institute of Advanced Technology (EPFL), much work has been done in this area. Dye-sensitized solar cells are expected to be able to replace conventional amorphous silicon solar cells because of their higher efficiency and lower manufacturing costs than conventional silicon-based solar cells. Unlike silicon solar cells, dye-sensitized solar cells are photoelectrochemical solar cells that consist mainly of dyes that absorb visible light to form electron-hole pairs, and transition metal oxides that transfer the generated electrons. .

종래 염료감응태양전지의 염료로서 높은 광전기 전환효율을 나타내는 루테늄 금속 착체가 널리 사용되어 왔다. 그러나, 이 루테늄 금속 착체는 가격이 너무 비싸다는 단점이 있었다.Conventionally, ruthenium metal complexes exhibiting high photoelectric conversion efficiency have been widely used as dyes in dye-sensitized solar cells. However, this ruthenium metal complex has the disadvantage that the price is too expensive.

최근, 흡광효율, 산화환원 반응 안정성 및 분자내 전하-전달(charge-transfer, CT)계 흡수의 측면에서 우수한 물성을 나타내는 금속을 함유하지 않은 유기염료가, 고가의 루테늄 금속 착체를 대체하여 염료감응태양전지용 염료로서 사용될 수 있음이 발견되어, 금속을 함유하지 않는 유기염료에 대한 연구가 중점적으로 이루어지고 있다.In recent years, organic dyes containing no metals exhibiting excellent physical properties in terms of light absorption efficiency, redox reaction stability, and intermolecular charge-transfer (CT) absorption have replaced dyes by replacing expensive ruthenium metal complexes. It has been found that it can be used as a dye for solar cells, and research on organic dyes containing no metals has been focused on.

유기염료는 일반적으로 π-결합 유닛에 의해 연결되는 전자 공여체(electron donor)-전자 수용체(electron acceptor) 잔기의 구조를 갖는다. 대부분의 유기염료에서, 아민 유도체가 전자 공여체의 역할을 하고, 2-시아노아크릴산 또는 로다닌 잔기가 전자 수용체의 역할을 하며, 이 두 부위는 메타인 유닛 또는 티오펜 체인과 같은 π-결합 시스템에 의해 연결된다.Organic dyes generally have a structure of electron donor-electron acceptor residues linked by π-binding units. In most organic dyes, amine derivatives act as electron donors, 2-cyanoacrylic acid or rhodanine residues act as electron acceptors, and these two sites are π-binding systems such as metaine units or thiophene chains. Is connected by.

일반적으로, 전자 공여체인 아민 유닛의 구조적 변화를 통해 청색 쪽으로 쉬프트(shift)된 흡광 스펙트럼을 유도하는 등의 전자 특성을 변화시키고, π-결합 길이의 변화를 통해 흡광 스펙트럼과 산화환원 전위(redox potential)를 조절할 수 있다.In general, the structural properties of the amine unit, an electron donor, change the electronic properties such as inducing an absorbance spectrum shifted toward the blue side, and the change in the π-bond length results in the absorption spectrum and redox potential. ) Can be adjusted.

그러나, 이제까지 알려진 대부분의 유기염료는 루테늄 금속 착체 염료에 비해 낮은 변환효율과 낮은 구동 안정성을 나타내기 때문에, 이러한 전자 공여체와 수용체의 종류 또는 π-결합 길이를 변화시킴으로써, 종래 유기염료들에 비해 현저히 향상된 몰흡광계수를 가지며 높은 광전기 변환효율을 나타내는 새로운 염료를 개발하려는 노력이 지속되고 있는 실정이다.However, since most of the organic dyes known so far exhibit low conversion efficiency and low driving stability compared to ruthenium metal complex dyes, by changing the type or π-bond length of these electron donors and acceptors, it is remarkably compared with conventional organic dyes. Efforts have been made to develop new dyes having an improved molar absorption coefficient and showing high photoelectric conversion efficiency.

본 발명의 목적은 종래의 금속 착체 염료보다 향상된 몰흡광계수 및 광전기 변환효율을 나타내어 염료감응태양전지의 효율을 크게 향상시킬 수 있는 염료증감 광전변환소자용 유기염료를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an organic dye for a dye-sensitized photoelectric conversion device that can improve the efficiency of the dye-sensitized solar cell by showing an improved molar absorption coefficient and photoelectric conversion efficiency than the conventional metal complex dye.

본 발명의 다른 목적은 상기 유기염료의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the organic dye.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 유기염료를 포함하여 현저히 향상된 광전기 변환효율을 나타내며, Jsc(단회로 광전류 밀도, short circuit photocurrent density)와 몰흡광계수가 우수한 염료증감 광전변환소자, 및 이를 포함하여 효율이 현저히 향상된 태양전지를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is a dye-sensitized photoelectric conversion device including the organic dye exhibiting a markedly improved photoelectric conversion efficiency, excellent Jsc (short circuit photocurrent density) and a molar absorption coefficient, and efficiency including the same It is to provide this remarkably improved solar cell.

상기 목적에 따라, 본 발명은 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 염료증감 광전변환소자용 유기염료를 제공한다:In accordance with the above object, the present invention provides an organic dye for dye-sensitized photoelectric conversion device represented by the following formula (1) or (2):

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 식에서, Where

A는 C 또는 N이고, 단 A가 N이면 b 및 c는 0이며,A is C or N, provided that if A is N then b and c are 0,

B는 O, S, CR1R2 또는 NR3이고, 이때 R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-12 알킬이며, B is O, S, CR 1 R 2 Or NR 3, wherein R 1 To R 3 are each independently hydrogen or C 1-12 alkyl,

Ar1 내지 Ar5는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6-C50의 아릴기이고, 이때 A1 내지 Ar3은 서로 연결되어 환을 형성할 수도 있으며, Ar 1 to Ar 5 are each independently a substituted or unsubstituted C 6 -C 50 aryl group, wherein A 1 to Ar 3 may be connected to each other to form a ring,

a는 0 또는 1이고,a is 0 or 1,

b 및 c는 각각 독립적으로 0 또는 1이고, 단 c가 1이면 b는 반드시 1이며,b and c are each independently 0 or 1, provided that c is 1, b is necessarily 1,

d는 0 또는 1이고,d is 0 or 1,

e는 0 또는 1이며, e is 0 or 1,

An은 각각 독립적으로

Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
Figure pat00013
로 이루어진 군에서 선택되며, An each independently
Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
And
Figure pat00013
Is selected from the group consisting of

Sp는 각각 독립적으로

Figure pat00014
,
Figure pat00015
,
Figure pat00016
Figure pat00017
으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되며, 이때 L은 각각 독립적으로 O, S, CR6R7, SiR8R9 및 NR10으로 이루어진 군으로부터 선택되고, R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 -12 알킬, 치환 또는 비치환된 C6 -30 아릴, 및 치환 또는 비치환된 C6 -20 헤테로아릴로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 서로 연결되어 환을 형성할 수 있으며, R6 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 -12 알킬이고, n은 1 내지 10의 정수이다.
Sp each independently
Figure pat00014
,
Figure pat00015
,
Figure pat00016
And
Figure pat00017
At least one selected from the group consisting of, wherein L is each independently selected from the group consisting of O, S, CR 6 R 7 , SiR 8 R 9 and NR 10 , R 4 and R 5 are each independently hydrogen, substituted or unsubstituted C 1 -12 alkyl, substituted or unsubstituted C 6 -30 aryl, and substituted or unsubstituted C 6 -20 aryl or heteroaryl selected from the group consisting of, or connected to each other to form a ring R 6 To R 10 are each independently hydrogen, or a substituted or unsubstituted C 1 -12 alkyl, n is an integer from 1 to 10.

또한 본 발명은 Also,

(1) 하기 화학식 3의 화합물을 하기 화학식 4의 화합물과 커플링 반응시켜 화학식 5의 화합물을 제조하는 단계;(1) coupling a compound of Formula 3 with a compound of Formula 4 to prepare a compound of Formula 5;

(2) 상기 화학식 5의 화합물을 유기용매 중에서 BuLi 또는 CF3COOH와 반응시켜 하기 화학식 6의 화합물을 제조하는 단계; 및(2) preparing a compound of formula 6 by reacting the compound of formula 5 with BuLi or CF 3 COOH in an organic solvent; And

(3) 상기 화학식 6의 화합물을 CH3CN 중에서 피페리딘 존재 하에서 앵커링기 제공 화합물과 결합반응시키는 단계를 포함하는 상기 유기염료의 제조방법을 제공한다:(3) providing a method of preparing the organic dye, including the step of coupling the compound of Formula 6 with an anchoring group-providing compound in the presence of piperidine in CH 3 CN:

[화학식 3](3)

Figure pat00018
Figure pat00018

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00019
Figure pat00019

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure pat00020
Figure pat00020

[화학식 6][Formula 6]

Figure pat00021
Figure pat00021

상기 식에서, Where

고리 W는 각각 독립적으로

Figure pat00022
또는
Figure pat00023
이고,Ring W are each independently
Figure pat00022
or
Figure pat00023
ego,

X는 Br 또는

Figure pat00024
이며,X is Br or
Figure pat00024
,

Y는

Figure pat00025
또는
Figure pat00026
이고,Y is
Figure pat00025
or
Figure pat00026
ego,

Z는 H 또는

Figure pat00027
이며,Z is H or
Figure pat00027
,

A, Ar1 내지 Ar4, a, b, c, e 및 Sp는 앞서 정의한 바와 같다.
A, Ar 1 to Ar 4 , a, b, c, e and Sp are as defined above.

상기 또 다른 목적에 따라, 본 발명은 산화물 반도체 미립자; 및 상기 산화물 반도체 미립자에 담지된 상기 유기염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료증감 광전변환소자를 제공한다.According to still another object, the present invention provides an oxide semiconductor fine particle; And it provides a dye-sensitized photoelectric conversion device comprising the organic dye supported on the oxide semiconductor fine particles.

상기 또 다른 목적에 따라, 본 발명은 상기 염료증감 광전변환소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응태양전지를 제공한다.In accordance with still another object, the present invention provides a dye-sensitized solar cell comprising the dye-sensitized photoelectric conversion device.

본 발명의 염료 화합물은 염료감응태양전지(DSSC)에 사용되어 종래의 염료보다 향상된 몰흡광계수, Jsc(단회로 광전류 밀도) 및 광전기 변환효율을 나타내어 태양전지의 효율을 크게 향상시킬 수 있다.The dye compound of the present invention can be used in a dye-sensitized solar cell (DSSC) to exhibit an improved molar absorption coefficient, Jsc (single-circuit photocurrent density) and photoelectric conversion efficiency than conventional dyes, thereby greatly improving the efficiency of the solar cell.

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

본 명세서 전반에 걸쳐서 “알킬”이란 선형 또는 분지형의 포화된 C1 내지 C6의 탄화수소 라디칼 사슬을 의미한다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, n-프로필, 아이소프로필, n-부틸, 아이소부틸, t-부틸, n-펜틸, 이소펜틸 및 헥실 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. Throughout this specification, “alkyl” refers to a linear or branched saturated C 1 To C 6 hydrocarbon radical chain. Specific examples include, but are not limited to, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, t-butyl, n-pentyl, isopentyl and hexyl.

본 명세서 전반에 걸쳐서 “알콕시”란 -ORa 기를 의미하는 것으로, 여기서 Ra는 앞서 정의한 바와 같은 알킬이다. 구체적인 예로는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 아이소프로폭시, n-부톡시, t-부톡시 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. Throughout this specification, "alkoxy" refers to the group -ORa, where Ra is alkyl as defined above. Specific examples include, but are not limited to, methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, n-butoxy, t-butoxy, and the like.

본 명세서 전반에 걸쳐서 “아릴”이란 임의로 치환된 벤젠 고리 또는 하나 이상의 임의 치환기들의 융합에 의해 형성될 수 있는 고리계를 의미한다. 상기 임의 치환기의 예로는 치환된 C1 -3 알킬, 치환된 C2 -3 알케닐, 치환된 C2 -3 알키닐, 헤테로아릴, 헤테로사이클, 아릴, 1 내지 3개의 플루오르 치환기를 갖거나 갖지 않는 알콕시, 아릴옥시, 아르알콕시, 아실, 아로일, 헤테로아로일, 아실옥시 및 아로일옥시를 들 수 있다. 상기 고리 또는 고리계는 하나 이상의 치환기를 갖거나 갖지 않는 아릴 고리(벤젠 고리 포함), 카보사이클 고리 또는 헤테로사이클 고리에 임의로 융합될 수 있다. “아릴”의 예로는 페닐, 나프틸, 테트라하이드로나프틸, 바이페닐, 인다닐, 안트라실, 페난트릴 및 이들의 치환된 유도체가 포함되나, 이에 국한되지는 않는다.Throughout this specification “aryl” refers to a ring system that can be formed by the optionally substituted benzene ring or the fusion of one or more optional substituents. Examples of the optional substituents is or without a substituted C 1 -3 alkyl, substituted C 2 -3 alkenyl, substituted C 2 -3 alkynyl, heteroaryl, heterocycle, aryl, one to three fluorine substituents Alkoxy, aryloxy, aralkoxy, acyl, aroyl, heteroaroyl, acyloxy and aroyloxy. The ring or ring system may be optionally fused to an aryl ring (including benzene ring), carbocycle ring or heterocycle ring with or without one or more substituents. Examples of “aryl” include, but are not limited to, phenyl, naphthyl, tetrahydronaphthyl, biphenyl, indanyl, anthracyl, phenanthryl and substituted derivatives thereof.

본 명세서 전반에 걸쳐서 “헤테로아릴”이란 고리 내에 산소, 황 및 질소 등의 하나 이상의 헤테로원자를 갖는 단환의 5 내지 6원 방향족 고리를 의미하거나, 헤테로아릴 고리, 아릴 고리, 헤테로사이클 고리 또는 카보사이클 고리와 같은 하나 이상의 고리에 융합된 방향족 고리(예를 들어, 이환 또는 삼환 고리계)를 의미한다. 헤테로아릴의 구체적인 예로는 피리디닐, 피롤릴, 옥사졸릴, 인돌릴, 이소인돌릴, 퓨리닐, 퓨라닐, 티에닐, 벤조퓨라닐, 벤조티오페닐, 카바졸릴, 이미다졸릴, 티아졸릴, 이속사졸릴, 피라졸릴, 이소티아졸릴, 퀴놀릴, 이소퀴놀릴, 피리다질, 피리미딜, 피라질(이들은 치환되거나 비치환될 수 있음) 등을 들 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.Throughout this specification, "heteroaryl" means a monocyclic 5-6 membered aromatic ring having one or more heteroatoms such as oxygen, sulfur and nitrogen in the ring, or a heteroaryl ring, aryl ring, heterocycle ring or carbocycle Aromatic rings (eg, bicyclic or tricyclic ring systems) fused to one or more rings, such as rings. Specific examples of heteroaryl include pyridinyl, pyrrolyl, oxazolyl, indolyl, isoindolyl, purinyl, furanyl, thienyl, benzofuranyl, benzothiophenyl, carbazolyl, imidazolyl, thiazolyl, isox Sazolyl, pyrazolyl, isothiazolyl, quinolyl, isoquinolyl, pyridazyl, pyrimidyl, pyrazil, which may be substituted or unsubstituted, and the like.

본 명세서 전반에 걸쳐서 “치환” 또는 “치환된”이란, 화합물 또는 작용기에 있어서 적어도 하나의 수소가 할로겐, 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 알콕시, 히드록시, 카르복시, 카바모일, 알콕시카르보닐, 니트로, 할로알킬, 아미노, 알킬카보닐아미노, 사이클로알킬기, 시아노 및 티올로 이루어진 군에서 선택되는 치환기로 치환된 것을 의미한다.Throughout this specification, "substituted" or "substituted" means that at least one hydrogen in the compound or functional group is halogen, alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, alkoxy, hydroxy, carboxy, carbamoyl, alkoxycarbonyl It means substituted with a substituent selected from the group consisting of, nitro, haloalkyl, amino, alkylcarbonylamino, cycloalkyl group, cyano and thiol.

본 명세서 전반에 걸쳐서 화학구조식 중에 사용된 “*”는 결합부위를 의미한다.
Throughout this specification, "*" as used in the chemical formula means a bonding site.

본 발명에 따른 유기염료는 하기 화학식 1 또는 2의 구조를 가져 염료증감 광전변환소자로서 염료감응태양전지(DSSC)에 사용시 향상된 몰흡광계수, Jsc(단회로 광전류 밀도) 및 광전기 변환효율을 나타내는 것을 특징으로 한다:The organic dye according to the present invention has a structure represented by the following formula (1) or (2) to show an improved molar absorption coefficient, Jsc (single circuit photocurrent density) and photoelectric conversion efficiency when used in a dye-sensitized solar cell (DSSC) as a dye-sensitized photoelectric conversion device. Features:

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00028
Figure pat00028

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00029
Figure pat00029

상기 식에서, Where

A는 C 또는 N이고, 단 A가 N이면 b 및 c는 0이며,A is C or N, provided that if A is N then b and c are 0,

B는 O, S, CR1R2 또는 NR3이고, 이때 R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-12 알킬이며, B is O, S, CR 1 R 2 Or NR 3, wherein R 1 To R 3 are each independently hydrogen or C 1-12 alkyl,

Ar1 내지 Ar5는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6-C50의 아릴기이고, 이때 A1 내지 Ar3은 서로 연결되어 환을 형성할 수도 있으며, Ar 1 Ar 5 to each independently represent a substituted or unsubstituted C 6 -C 50 aryl group, wherein A 1 to Ar 3 may be connected to each other to form a ring,

a는 0 또는 1이고,a is 0 or 1,

b 및 c는 각각 독립적으로 0 또는 1이고, 단 c가 1이면 b는 반드시 1이며,b and c are each independently 0 or 1, provided that c is 1, b is necessarily 1,

d는 0 또는 1이고,d is 0 or 1,

e는 0 또는 1이며, e is 0 or 1,

An은 각각 독립적으로

Figure pat00030
,
Figure pat00031
,
Figure pat00032
,
Figure pat00033
,
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
Figure pat00036
,
Figure pat00037
,
Figure pat00038
,
Figure pat00039
Figure pat00040
으로 이루어진 군에서 선택되며, An each independently
Figure pat00030
,
Figure pat00031
,
Figure pat00032
,
Figure pat00033
,
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
Figure pat00036
,
Figure pat00037
,
Figure pat00038
,
Figure pat00039
And
Figure pat00040
Is selected from the group consisting of

Sp는 각각 독립적으로

Figure pat00041
,
Figure pat00042
,
Figure pat00043
Figure pat00044
으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되며, 이때 L은 각각 독립적으로 O, S, CR6R7, SiR8R9 및 NR10으로 이루어진 군으로부터 선택되고, R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 -12 알킬, 치환 또는 비치환된 C6 -30 아릴, 및 치환 또는 비치환된 C6 -20 헤테로아릴로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 서로 연결되어 환을 형성할 수 있으며, R6 내지 R10은 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1-12 알킬이고, n은 1 내지 10의 정수이다.Sp each independently
Figure pat00041
,
Figure pat00042
,
Figure pat00043
And
Figure pat00044
At least one selected from the group consisting of, wherein L is each independently selected from the group consisting of O, S, CR 6 R 7 , SiR 8 R9 and NR 10 , R 4 and R 5 are each independently hydrogen, substituted or unsubstituted C 1 -12 alkyl, substituted or unsubstituted C 6 -30 aryl, and substituted or unsubstituted selected from the group consisting of unsubstituted C 6 -20 aryl or heteroaryl, or they are connected to form a ring, and , R 6 To R 10 are each independently hydrogen or substituted or unsubstituted C 1-12 alkyl, and n is an integer from 1 to 10.

바람직하게는, 상기 화학식 1 또는 2에 있어서,Preferably, in Chemical Formula 1 or 2,

A는 C 또는 N이고, 단, A가 N이면 b 및 c는 0이며,A is C or N, provided that when A is N, b and c are 0,

B는 S 또는 CR1R2이고, 이때 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며, B is S or CR 1 R 2, wherein R 1 and R 2 are each independently hydrogen or a methyl group,

Ar1 내지 Ar5는 각각 독립적으로 C6-C50의 아릴기, 또는 알킬 또는 알콕시기로 치환된 C6-C50의 아릴기이고, 보다 바람직하게는 페닐기, 메톡시페닐기 또는 디메틸플루오렌일기이며,Ar 1 to Ar 5 are each independently a C 6 -C 50 aryl group or a C 6 -C 50 aryl group substituted with an alkyl or alkoxy group, more preferably a phenyl group, methoxyphenyl group or dimethylfluorenyl group ,

a는 0 또는 1이고, a is 0 or 1,

b 및 c는 각각 독립적으로 0 또는 1이고, 단 c가 1이면 b는 반드시 1이며,b and c are each independently 0 or 1, provided that c is 1, b is necessarily 1,

d는 0 또는 1이고,d is 0 or 1,

e는 0 또는 1이며,e is 0 or 1,

An은

Figure pat00045
또는
Figure pat00046
이고, An is
Figure pat00045
or
Figure pat00046
ego,

Sp는

Figure pat00047
,
Figure pat00048
,
Figure pat00049
Figure pat00050
으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
Sp is
Figure pat00047
,
Figure pat00048
,
Figure pat00049
And
Figure pat00050
It is selected from the group consisting of.

본 발명에 따른 유기염료의 구체적인 예로는 하기 화학식 7 내지 122 중 하나인 것이 바람직하다.Specific examples of the organic dyes according to the present invention are preferably one of the following Chemical Formulas 7 to 122.

[화학식 7][Formula 7]

Figure pat00051
Figure pat00051

[화학식 8][Formula 8]

Figure pat00052
Figure pat00052

[화학식 9][Formula 9]

Figure pat00053
Figure pat00053

[화학식 10][Formula 10]

Figure pat00054
Figure pat00054

[화학식 11]
(11)

Figure pat00055
Figure pat00055

[화학식 12][Formula 12]

Figure pat00056
Figure pat00056

[화학식 13][Formula 13]

Figure pat00057
Figure pat00057

[화학식 14][Formula 14]

Figure pat00058
Figure pat00058

[화학식 15][Formula 15]

Figure pat00059
Figure pat00059

[화학식 16][Formula 16]

Figure pat00060
Figure pat00060

[화학식 17][Formula 17]

Figure pat00061
Figure pat00061

[화학식 18][Formula 18]

Figure pat00062
Figure pat00062

[화학식 19][Formula 19]

Figure pat00063
Figure pat00063

[화학식 20][Formula 20]

Figure pat00064
Figure pat00064

[화학식 21][Formula 21]

Figure pat00065
Figure pat00065

[화학식 22][Formula 22]

Figure pat00066
Figure pat00066

[화학식 23](23)

Figure pat00067
Figure pat00067

[화학식 24][Formula 24]

Figure pat00068
Figure pat00068

[화학식 25][Formula 25]

Figure pat00069
Figure pat00069

[화학식 26][Formula 26]

Figure pat00070
Figure pat00070

[화학식 27][Formula 27]

Figure pat00071
Figure pat00071

[화학식 28][Formula 28]

Figure pat00072
Figure pat00072

[화학식 29][Formula 29]

Figure pat00073
Figure pat00073

[화학식 30][Formula 30]

Figure pat00074
Figure pat00074

[화학식 31][Formula 31]

Figure pat00075
Figure pat00075

[화학식 32][Formula 32]

Figure pat00076
Figure pat00076

[화학식 33][Formula 33]

Figure pat00077
Figure pat00077

[화학식 34][Formula 34]

Figure pat00078
Figure pat00078

[화학식 35][Formula 35]

Figure pat00079
Figure pat00079

[화학식 36][Formula 36]

Figure pat00080
Figure pat00080

[화학식 37][Formula 37]

Figure pat00081
Figure pat00081

[화학식 38][Formula 38]

Figure pat00082
Figure pat00082

[화학식 39][Formula 39]

Figure pat00083
Figure pat00083

[화학식 40][Formula 40]

[화학식 41][Formula 41]

Figure pat00085
Figure pat00085

[화학식 42][Formula 42]

Figure pat00086
Figure pat00086

[화학식 43][Formula 43]

Figure pat00087
Figure pat00087

[화학식 44][Formula 44]

Figure pat00088
Figure pat00088

[화학식 45][Formula 45]

Figure pat00089
Figure pat00089

[화학식 46][Formula 46]

Figure pat00090
Figure pat00090

[화학식 47][Formula 47]

Figure pat00091
Figure pat00091

[화학식 48][Formula 48]

Figure pat00092
Figure pat00092

[화학식 49][Formula 49]

Figure pat00093
Figure pat00093

[화학식 50][Formula 50]

Figure pat00094
Figure pat00094

[화학식 51][Formula 51]

Figure pat00095
Figure pat00095

[화학식 52][Formula 52]

Figure pat00096
Figure pat00096

[화학식 53][Formula 53]

Figure pat00097
Figure pat00097

[화학식 54][Formula 54]

Figure pat00098
Figure pat00098

[화학식 55](55)

Figure pat00099
Figure pat00099

[화학식 56](56)

Figure pat00100
Figure pat00100

[화학식 57](57)

Figure pat00101
Figure pat00101

[화학식 58](58)

Figure pat00102
Figure pat00102

[화학식 59][Chemical Formula 59]

Figure pat00103
Figure pat00103

[화학식 60](60)

Figure pat00104
Figure pat00104

[화학식 61](61)

Figure pat00105
Figure pat00105

[화학식 62][Formula 62]

Figure pat00106
Figure pat00106

[화학식 63](63)

Figure pat00107
Figure pat00107

[화학식 64]≪ EMI ID =

Figure pat00108
Figure pat00108

[화학식 65](65)

Figure pat00109
Figure pat00109

[화학식 66][Formula 66]

Figure pat00110
Figure pat00110

[화학식 67](67)

Figure pat00111
Figure pat00111

[화학식 68](68)

Figure pat00112
Figure pat00112

[화학식 69][Formula 69]

Figure pat00113
Figure pat00113

[화학식 70](70)

Figure pat00114
Figure pat00114

[화학식 71](71)

Figure pat00115
Figure pat00115

[화학식 72](72)

Figure pat00116
Figure pat00116

[화학식 73](73)

Figure pat00117
Figure pat00117

[화학식 74]≪ EMI ID =

Figure pat00118
Figure pat00118

[화학식 75](75)

Figure pat00119
Figure pat00119

[화학식 76][Formula 76]

Figure pat00120
Figure pat00120

[화학식 77][Formula 77]

Figure pat00121
Figure pat00121

[화학식 78] (78)

Figure pat00122
Figure pat00122

[화학식 79][Formula 79]

Figure pat00123
Figure pat00123

[화학식 80](80)

Figure pat00124
Figure pat00124

[화학식 81][Formula 81]

Figure pat00125
Figure pat00125

[화학식 82](82)

Figure pat00126
Figure pat00126

[화학식 83](83)

Figure pat00127
Figure pat00127

[화학식 84][Formula 84]

Figure pat00128
Figure pat00128

[화학식 85](85)

Figure pat00129
Figure pat00129

[화학식 86]≪ EMI ID =

Figure pat00130
Figure pat00130

[화학식 87][Chemical Formula 87]

Figure pat00131
Figure pat00131

[화학식 88][Formula 88]

Figure pat00132
Figure pat00132

[화학식 89](89)

Figure pat00133
Figure pat00133

[화학식 90](90)

Figure pat00134
Figure pat00134

[화학식 91][Formula 91]

Figure pat00135
Figure pat00135

[화학식 92]≪ EMI ID =

Figure pat00136
Figure pat00136

[화학식 93][Formula 93]

Figure pat00137
Figure pat00137

[화학식 94][Formula 94]

Figure pat00138
Figure pat00138

[화학식 95][Formula 95]

Figure pat00139
Figure pat00139

[화학식 96][Formula 96]

Figure pat00140
Figure pat00140

[화학식 97][Formula 97]

Figure pat00141
Figure pat00141

[화학식 98][Formula 98]

Figure pat00142
Figure pat00142

[화학식 99][Formula 99]

Figure pat00143
Figure pat00143

[화학식 100][Formula 100]

Figure pat00144
Figure pat00144

[화학식 101][Formula 101]

Figure pat00145
Figure pat00145

[화학식 102][Formula 102]

Figure pat00146
Figure pat00146

[화학식 103][Formula 103]

Figure pat00147
Figure pat00147

[화학식 104][Formula 104]

Figure pat00148
Figure pat00148

[화학식 105][Formula 105]

Figure pat00149
Figure pat00149

[화학식 106][Formula 106]

Figure pat00150
Figure pat00150

[화학식 107][Formula 107]

Figure pat00151
Figure pat00151

[화학식 108][Formula 108]

Figure pat00152
Figure pat00152

[화학식 109][Formula 109]

Figure pat00153
Figure pat00153

[화학식 110][Formula 110]

Figure pat00154
Figure pat00154

[화학식 111][Formula 111]

Figure pat00155
Figure pat00155

[화학식 112][Formula 112]

Figure pat00156
Figure pat00156

[화학식 113][Formula 113]

Figure pat00157
Figure pat00157

[화학식 114][Formula 114]

Figure pat00158
Figure pat00158

[화학식 115][Formula 115]

Figure pat00159

Figure pat00159

[화학식 116][Formula 116]

Figure pat00160
Figure pat00160

[화학식 117]Formula 117

Figure pat00161
Figure pat00161

[화학식 118][Formula 118]

Figure pat00162
Figure pat00162

[화학식 119]Formula 119

Figure pat00163
Figure pat00163

[화학식 120][Formula 120]

Figure pat00164
Figure pat00164

[화학식 121][Formula 121]

Figure pat00165
Figure pat00165

[화학식 122][Formula 122]

Figure pat00166
Figure pat00166

본 발명에 따른 유기염료는 Organic dyes according to the present invention

(1) 하기 화학식 3의 화합물을 하기 화학식 4의 화합물과 커플링 반응시켜 화학식 5의 화합물을 제조하는 단계;(1) coupling a compound of Formula 3 with a compound of Formula 4 to prepare a compound of Formula 5;

(2) 상기 화학식 5의 화합물을 유기용매중에서 BuLi 또는 CF3COOH와 반응시켜 하기 화학식 6의 화합물을 제조하는 단계; 및(2) preparing a compound of formula 6 by reacting the compound of formula 5 with BuLi or CF 3 COOH in an organic solvent; And

(3) 상기 화학식 6의 화합물을 CH3CN 중에서 피페리딘 존재 하에서 앵커링기 제공 화합물과 결합반응시키는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다:(3) the compound of formula 6 may be prepared by a process comprising the step of coupling with an anchoring group providing compound in the presence of piperidine in CH 3 CN:

[화학식 3](3)

Figure pat00167
Figure pat00167

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00168
Figure pat00168

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure pat00169
Figure pat00169

[화학식 6][Formula 6]

Figure pat00170
Figure pat00170

상기 식에서, Where

고리 W는 각각 독립적으로

Figure pat00171
또는
Figure pat00172
이고,Ring W are each independently
Figure pat00171
or
Figure pat00172
ego,

X는 Br 또는

Figure pat00173
이며,X is Br or
Figure pat00173
,

Y는

Figure pat00174
또는
Figure pat00175
이고,Y is
Figure pat00174
or
Figure pat00175
ego,

Z는 H 또는

Figure pat00176
이며,Z is H or
Figure pat00176
,

A, Ar1 내지 Ar4, a, b, c, e 및 Sp는 앞서 정의한 바와 같다.A, Ar1 to Ar4, a, b, c, e and Sp are as defined above.

상세하게는, 먼저 상기 화학식 3의 화합물을 상기 화학식 4의 화합물과 커플링 반응시켜 화학식 5의 화합물을 제조한다.In detail, first, the compound of Chemical Formula 3 is reacted with the compound of Chemical Formula 4 to prepare a compound of Chemical Formula 5.

상기 커플링 반응은, 화학식 3에 있어서 치환기 X가 Br인 경우 Pd(PPh3)4 등의 촉매, 및 K2CO3 등의 염기의 존재 하에서 디메틸폼아미드(DMF) 등과 같은 유기용매 중에서 Y가

Figure pat00177
인 화학식 4 화합물과 반응시킴으로써 실시하는 것이 바람직하고, 화학식 3에 있어서 치환기 X가
Figure pat00178
인 경우 t-BuO-K+ 등의 촉매의 존재하에서 테트라히드로퓨란(THF) 등의 유기용매 중에서 Y가
Figure pat00179
인 화학식 4 화합물과 반응시킴으로써 실시하는 것이 바람직하다.In the coupling reaction, when the substituent X in the formula ( 3 ) is Br, Y in an organic solvent such as dimethylformamide (DMF) in the presence of a catalyst such as Pd (PPh 3 ) 4 and a base such as K 2 CO 3
Figure pat00177
It is preferable to carry out by reacting with a compound of the general formula (4), in which the substituent X
Figure pat00178
Is Y in an organic solvent such as tetrahydrofuran (THF) in the presence of a catalyst such as t-BuO-K +.
Figure pat00179
It is preferable to carry out by reacting with a compound of the general formula (4).

이때, 출발물질로서 사용되는 화학식 3 및 4의 화합물은 통상적인 방법으At this time, the compounds of the formulas (3) and (4) used as starting materials are conventional

로 제조하거나 상업적으로 입수하여 사용할 수 있다. 바람직하기로는 상기 화학식 3의 화합물로는 하기 화학식 3-1 내지 3-6 중 어느 하나를 사용하는 것이 좋다.Can be prepared or commercially available. Preferably, as the compound of Formula 3, any one of the following Formulas 3-1 to 3-6 may be used.

[화학식 3-1][Formula 3-1]

Figure pat00180
Figure pat00180

[화학식 3-2][Formula 3-2]

Figure pat00181
Figure pat00181

[화학식 3-3][Formula 3-3]

Figure pat00182
Figure pat00182

[화학식 3-4][Formula 3-4]

Figure pat00183
Figure pat00183

[화학식 3-5][Formula 3-5]

Figure pat00184
Figure pat00184

[화학식 3-6][Formula 3-6]

Figure pat00185
Figure pat00185

또한 상기 화학식 4의 화합물로는 하기 화학식 4-1 내지 4-3의 화합물 중 어느 하나를 사용하는 것이 좋다.In addition, it is preferable to use any one of the compounds of the following formula 4-1 to 4-3 as the compound of formula (4).

[화학식 4-1][Formula 4-1]

Figure pat00186
Figure pat00186

[화학식 4-2][Formula 4-2]

Figure pat00187
Figure pat00187

[화학식 4-3][Formula 4-3]

Figure pat00188

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이어서 제조된 화학식 5의 화합물을 DMF 등의 유기용매 중에서 BuLi 또는 CF3COOH와 반응시켜 화학식 6의 화합물을 제조한다. Subsequently, the compound of Formula 5 is reacted with BuLi or CF 3 COOH in an organic solvent such as DMF to prepare a compound of Formula 6.

이때, 상기 화학식 5에 있어서, Z가 H이면 유기용매 중에서 BuLi와 반응시키고, Z가

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이면 CF3COOH와 반응시키는 것이 바람직하다. At this time, in Formula 5, when Z is H is reacted with BuLi in the organic solvent, Z is
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It is preferable to react with CF 3 COOH.

결과로 수득된 화학식 6의 화합물을 CH3CN 중에서 피페리딘의 존재 하에서 시아노아세트산 등의 앵커링기 제공 화합물과 결합반응시킴으로써 본 발명에 따른 유기염료를 제조할 수 있다.The organic dye according to the present invention can be prepared by combining the resulting compound of formula 6 with an anchoring group-providing compound such as cyanoacetic acid in the presence of piperidine in CH 3 CN.

구체적으로, 본 발명에 따른 유기염료는 하기 반응식 1 내지 10에 기재된 방법들에 의해 제조될 수 있으나, 이는 일례일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, the organic dye according to the present invention may be prepared by the methods described in the following Schemes 1 to 10, but this is only an example and the present invention is not limited thereto.

[반응식 1]Scheme 1

Figure pat00190
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[반응식 2]

Figure pat00191
Scheme 2
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[반응식 3]Scheme 3

Figure pat00192
Figure pat00192

[반응식 4]Scheme 4

Figure pat00193
Figure pat00193

[반응식 5]

Figure pat00194
Scheme 5
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[반응식 6]Scheme 6

Figure pat00195
Figure pat00195

[반응식 7]Scheme 7

Figure pat00196
Figure pat00196

[반응식 8]Scheme 8

[반응식 9]Scheme 9

Figure pat00198
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[반응식 10]Scheme 10

Figure pat00199

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상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 본 발명에 따른 유기염료는, 염료증감 광전변환소자로서 염료감응태양전지(DSSC)에 사용되어 종래의 염료보다 향상된 몰흡광계수, Jsc(단회로 광전류 밀도) 및 광전기 변환효율을 나타내어 태양전지의 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
The organic dye according to the present invention prepared by the above manufacturing method is used in dye-sensitized solar cells (DSSC) as a dye-sensitized photoelectric conversion element, improved molar absorption coefficient, Jsc (short circuit photocurrent density) and The photoelectric conversion efficiency can be shown to greatly improve the efficiency of the solar cell.

이에 따라, 본 발명은 상기 유기염료를 포함하는 염료증감 광전변환소자를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a dye-sensitized photoelectric conversion device comprising the organic dye.

구체적으로, 본 발명에 따른 염료증감 광전변환소자는 산화물 반도체 미립자, 및 상기 산화물 반도체 미립자에 담지된 상기 유기염료를 포함하는 것을 특징으로 한다. Specifically, the dye-sensitized photoelectric conversion device according to the present invention is characterized in that it comprises an oxide semiconductor microparticles, and the organic dye supported on the oxide semiconductor microparticles.

본 발명에 따른 염료증감 광전변환소자는 상기 유기염료를 사용하는 것 이외에 통상의 염료를 이용하여 태양전지용 염료증감 광전변환소자를 제조하는 방법들이 적용될 수 있음은 물론이며, 바람직하게는 본 발명의 염료증감 광전변환소자는 산화물 반도체 미립자를 이용해서 기판 상에 산화물 반도체의 박막을 제조하고, 이어서 상기 박막에 본 발명에 따른 유기염료를 담지시켜 제조할 수 있다. As a dye-sensitized photoelectric conversion device according to the present invention, in addition to using the organic dye, methods for manufacturing dye-sensitized photoelectric conversion devices for solar cells using conventional dyes may be applied, and preferably, the dyes of the present invention. The sensitized photoelectric conversion device can be manufactured by producing a thin film of an oxide semiconductor on a substrate using oxide semiconductor fine particles, and then supporting the organic dye according to the present invention on the thin film.

이때 산화물 반도체의 박막이 형성되는 기판으로서는 그 표면이 도전성인 것이 바람직하며, 상업적으로 입수가능한 것을 사용할 수도 있다. 구체적인 일예로 유리, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르설폰 등의 투명성 고분자 재료의 표면에, 인듐, 불소, 안티몬을 도포한 산화주석 등의 도전성 금속산화물의 박막이나, 구리, 은, 금 등의 금속 박막을 형성한 것을 이용할 수 있다. 이때 도전성은 보통 1000 Ω 이하가 바람직하며, 특히 100 Ω 이하의 것이 바람직하다.In this case, the substrate on which the thin film of the oxide semiconductor is formed is preferably conductive, and a commercially available one may be used. As a specific example, a thin film of a conductive metal oxide such as tin oxide coated with indium, fluorine, or antimony on a surface of a transparent polymer material such as glass or polyethylene terephthalate or polyether sulfone, or a metal thin film such as copper, silver, or gold What formed this can be used. In this case, the conductivity is preferably 1000 Ω or less, particularly preferably 100 Ω or less.

상기 산화물 반도체 미립자로서는 금속산화물이 바람직하다. 구체적인 예로서는 티탄, 주석, 아연, 텅스텐, 지르코늄, 갈륨, 인듐, 이트륨, 니오브, 탄탈, 바나듐 등의 산화물을 사용할 수 있다. 이들 중 티탄, 주석, 아연, 니오브, 인듐 등의 산화물이 바람직하고, 산화티탄, 산화아연, 산화주석이 더욱 바람직하며, 산화티탄이 가장 바람직하다. 상기 산화물 반도체는 단독으로 사용할 수도 있지만, 혼합하거나 반도체의 표면에 코팅시켜서 사용할 수도 있다. As the oxide semiconductor fine particles, a metal oxide is preferable. As specific examples, oxides such as titanium, tin, zinc, tungsten, zirconium, gallium, indium, yttrium, niobium, tantalum and vanadium can be used. Among these, oxides such as titanium, tin, zinc, niobium and indium are preferable, titanium oxide, zinc oxide and tin oxide are more preferable, and titanium oxide is most preferred. The oxide semiconductor may be used alone, or may be mixed or coated on the surface of the semiconductor.

상기 산화물 반도체 미립자의 입경은 평균 입경으로서 1 내지 500 nm인 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는 1 내지 100 nm인 것이 좋다. 또한 이 산화물 반도체의 미립자는 큰 입경의 것과 작은 입경의 것을 혼합하거나, 다층으로 하여 이용할 수도 있다.The particle diameter of the oxide semiconductor fine particles is preferably 1 to 500 nm, more preferably 1 to 100 nm as the average particle diameter. In addition, the fine particles of the oxide semiconductor may be mixed with a large particle size and a small particle size, or may be used as a multilayer.

상기 산화물 반도체 박막은 산화물 반도체 미립자를 스프레이 분무 등을 통해 직접 기판상에 박막으로 형성하는 방법, 기판을 전극으로 하여 전기적으로 반도체 미립자 박막을 석출시키는 방법, 반도체 미립자의 슬러리, 또는 반도체 알콕사이드 등의 반도체 미립자의 전구체를 가수분해하여 제조한 미립자를 함유하는 페이스트를 기판상에 도포한 후, 건조, 경화 혹은 소성하는 방법 등에 의해 제조할 수 있으며, 이 중에서도 페이스트를 기판상에 도포하는 방법이 바람직하다. The oxide semiconductor thin film is a method of forming oxide semiconductor fine particles into a thin film directly on the substrate through spray spraying, a method of electrically depositing a semiconductor fine particle thin film using the substrate as an electrode, a slurry of semiconductor fine particles, or a semiconductor such as a semiconductor alkoxide. The paste containing the fine particles prepared by hydrolyzing the precursor of the fine particles can be applied onto a substrate, and then produced by drying, curing or baking. Among these, a method of applying the paste onto the substrate is preferable.

상기 반도체 미립자의 슬러리를 이용하는 방법의 경우, 상기 슬러리는 2차 응집하고 있는 산화물 반도체 미립자를 통상의 방법에 의해 분산매 중에 평균 1차 입경이 1 내지 200 nm이 되도록 분산시킴으로써 얻을 수 있다. In the case of the method using the slurry of the said semiconductor fine particle, the said slurry can be obtained by disperse | distributing the oxide semiconductor microparticles | fine-particles which are secondary aggregated in a dispersion medium by a conventional method so that an average primary particle diameter may be 1-200 nm.

슬러리를 분산시키는 분산매로서는 반도체 미립자를 분산시킬 수 있는 것이면 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 물, 에탄올 등의 알코올; 아세톤, 아세틸아세톤 등의 케톤; 또는 헥산 등의 탄화수소를 이용할 수 있으며, 이들을 혼합해서 사용할 수 있다. 이중에서도 분산매로서 물을 이용하는 것이 슬러리의 점도변화를 적게 한다는 점에서 바람직하다. 또한 산화물 반도체 미립자의 분산 상태를 안정화시킬 목적으로 분산 안정제를 사용할 수 있다. 사용할 수 있는 분산 안정제의 구체적인 예로는 초산, 염산, 질산 등의 산; 아세틸아세톤; 아크릴산; 폴리에틸렌글리콜; 폴리비닐알코올 등을 들 수 있다.As a dispersion medium which disperses a slurry, as long as it can disperse semiconductor fine particles, it can use without a restriction | limiting, Alcohol, such as water and ethanol; Ketones such as acetone and acetylacetone; Or hydrocarbons, such as hexane, can be used and these can be mixed and used. Of these, it is preferable to use water as the dispersion medium in that the viscosity change of the slurry is small. Moreover, a dispersion stabilizer can be used for the purpose of stabilizing the dispersion state of oxide semiconductor microparticles | fine-particles. Specific examples of dispersion stabilizers that can be used include acids such as acetic acid, hydrochloric acid and nitric acid; Acetylacetone; Acrylic acid; Polyethylene glycol; Polyvinyl alcohol, and the like.

이어서 슬러리를 도포한 기판의 소성시 소성온도는 100 ℃ 이상, 바람직하게는 200 ℃ 이상이고, 또 상한은 대체로 기재의 융점(연화점) 이하로서 통상 상한은 900 ℃이며, 바람직하게는 600 ℃ 이하이다. 본 발명에서 소성시간은 특별하게 한정되지 않지만, 대체로 4시간 이내가 바람직하다. Subsequently, the baking temperature at the time of baking of the board | substrate which apply | coated the slurry is 100 degreeC or more, Preferably it is 200 degreeC or more, and the upper limit is generally below melting | fusing point (softening point) of a base material, and an upper limit is 900 degreeC normally, Preferably it is 600 degrees C or less. . In the present invention, the firing time is not particularly limited, but is generally within 4 hours.

본 발명에서 기판상에 형성되는 산화물 반도체 미립자의 박막 두께는 1 내지 200 ㎛인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1 내지 50 ㎛이다. 또한 소성시 산화물 반도체 미립자의 박막 일부가 용착될 수도 있는데, 그러한 용착은 본 발명에 특별한 영향을 미치지는 않는다.In the present invention, the thickness of the oxide semiconductor fine particles formed on the substrate is preferably 1 to 200 m, more preferably 1 to 50 m. In addition, a part of the thin film of the oxide semiconductor fine particles may be deposited during firing, but such deposition does not particularly affect the present invention.

상기 산화물 반도체 박막에 대해 2차 처리를 실시할 수도 있다. 일 예로 반도체와 동일한 금속의 알콕사이드, 염화물, 질소화물, 황화물 등의 용액에 직접, 기판별로 박막을 침적시켜서 건조 혹은 재소성함으로써 반도체 박막의 성능을 향상시킬 수도 있다. 상기 금속 알콕사이드로서는 티탄에톡사이드, 티타늄이소프로폭사이드, 티탄 t-부톡사이드, n-디부틸-디아세틸 주석 등을 들 수 있고, 이때 용매로는 알코올을 이용하여 알코올 용액으로 사용할 수 있다. 상기 염화물로서는 예를 들면 4염화 티탄, 사염화주석, 염화아연 등을 들 수 있고, 이때 용매로는 물을 이용하여 수용액으로 사용할 수 있다. 이렇게 하여 수득된 산화물 반도체 박막은 산화물 반도체의 미립자로 이루어져 있다.Secondary processing may be performed on the oxide semiconductor thin film. As an example, the performance of a semiconductor thin film may be improved by directly depositing a thin film for each substrate and drying or refiring it in a solution such as alkoxide, chloride, nitride or sulfide of the same metal as the semiconductor. Examples of the metal alkoxide include titanium ethoxide, titanium isopropoxide, titanium t-butoxide, n-dibutyl-diacetyl tin, and the like. The solvent may be used as an alcohol solution using alcohol. Examples of the chloride include titanium tetrachloride, tin tetrachloride, and zinc chloride, and the like can be used as an aqueous solution using water as a solvent. The oxide semiconductor thin film thus obtained is composed of fine particles of an oxide semiconductor.

본 발명에서 박막 상으로 형성된 산화물 반도체 미립자에 염료를 담지시키는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 구체적인 예로서 상기 화학식 (I) 및 (II)로 표시되는 유기염료를 용해할 수 있는 용매로 용해해서 제조한 용액, 또는 상기 유기염료를 분산시켜 제조한 분산액에 상기 산화물 반도체 박막이 설치된 기판을 침지시키는 방법을 들 수 있다. In the present invention, the method of supporting the dye on the oxide semiconductor fine particles formed in the thin film phase is not particularly limited, and as a specific example prepared by dissolving the organic dye represented by the formula (I) and (II) in a solvent capable of dissolving The method of immersing the board | substrate with which the said oxide semiconductor thin film was installed in the solution or the dispersion liquid which disperse | distributed the said organic dye is mentioned.

상기 용액 또는 분산액 중의 유기염료의 농도는 염료에 따라 적절히 결정할 수 있다. 염료 농도는 1× 10-6 M 내지 1 M이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1× 10-5 M 내지 1× 10-1 M 일 수 있다. The concentration of the organic dye in the solution or dispersion can be appropriately determined depending on the dye. The dye concentration is preferably 1 × 10 −6 M to 1 M, more preferably 1 × 10 −5 M to 1 × 10 −1 M.

침적시 온도는 대체로 상온에서 용매의 비점까지이고, 또 침적시간은 1분에서 48시간 정도이다. The temperature during deposition is usually from room temperature to the boiling point of the solvent, and the deposition time is about 1 minute to 48 hours.

염료를 용해시키는데 사용할 수 있는 용매의 구체적인 예로는 메탄올, 에탄올, 아세토니트릴, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아미드, 아세톤, t-부탄올 등을 들 수 있다. Specific examples of the solvent that can be used to dissolve the dye include methanol, ethanol, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, acetone, t-butanol and the like.

또한 담지하는 유기염료는 1종류일 수도 있고, 수 종류 혼합할 수도 있다. 혼합하는 경우에는 본 발명에 따른 유기염료와 함께 다른 유기염료나 금속 착체 염료를 혼합할 수 있다. 혼합할 수 있는 금속 착체 염료의 예는 특별하게 제한되지 않지만, 루테늄 착체나 그 4급염, 프탈로시아닌, 포르피린 등이 바람직하고, 다른 유기염료로는 무금속의 프탈로시아닌, 포르피린이나 시아닌, 메로시아닌, 옥소놀, 트리페닐메탄계, WO2002/011213호에 제시되는 아크릴산계 염료 등의 메틴계 염료나, 크산텐계, 아조계, 안트라퀴논계, 페릴렌계 등의 염료를 들 수 있다(문헌 [M.K.Nazeeruddin, A.Kay, I.Rodicio, R.Humphry-Baker, E.Muller, P.Liska, N.Vlachopoulos, M.Gratzel, J. Am. Chem. Soc., 제115권, 6382쪽(1993년)] 참조). 염료를 2종 이상 이용하는 경우에는 염료를 반도체 박막에 차례로 흡착시킬 수도, 혼합 용해해서 흡착시킬 수도 있다.The organic dye to be supported may be one kind or may be mixed in several kinds. In the case of mixing, other organic dyes or metal complex dyes may be mixed with the organic dyes according to the present invention. Examples of the metal complex dyes that can be mixed are not particularly limited, but ruthenium complexes and quaternary salts thereof, phthalocyanine, porphyrin and the like are preferable, and other organic dyes include metal-free phthalocyanine, porphyrin or cyanine, merocyanine, oxo. Methine dyes such as knol, triphenylmethane, and acrylic acid dyes described in WO2002 / 011213, and dyes such as xanthene, azo, anthraquinone and perylene-based dyes. Kay, I. Rodicio, R. Humphry-Baker, E. Muller, P. Liska, N. Vlachopoulos, M. Gratzel, J. Am. Chem. Soc., Vol. 115, pp . 6382 (1993). . In the case of using two or more kinds of dyes, the dyes may be adsorbed onto the semiconductor thin film in sequence, or may be mixed and dissolved and adsorbed.

또한 본 발명에서 산화물 반도체 미립자의 박막에 염료를 담지할 때, 염료끼리의 결합을 방지하기 위해서 포섭 화합물의 존재하에서 염료를 담지하는 것이 좋다. 상기 포섭화합물로서는 데옥시콜산, 데히드로데옥시콜산, 케노데옥시콜산, 콜산메틸에스테르, 콜산나트륨 등의 콜산류; 폴리에틸렌옥사이드, 콜산 등의 스테로이드계 화합물; 크라운에테르; 사이클로덱스트린; 캘릭스아렌; 폴리에틸렌옥사이드 등을 사용할 수 있다. In the present invention, when the dye is supported on the thin film of the oxide semiconductor fine particles, it is preferable to support the dye in the presence of the inclusion compound in order to prevent the dyes from bonding. Examples of the inclusion compound include cholic acids such as deoxycholic acid, dehydrodeoxycholic acid, kenodeoxycholic acid, cholate methyl ester and sodium cholate; Steroid compounds such as polyethylene oxide and cholic acid; Crown ethers; Cyclodextrins; Callix arene; Polyethylene oxide and the like can be used.

또한, 염료를 담지시킨 후, 4-t-부틸 피리딘 등의 아민 화합물이나 초산, 프로피온산 등의 산성기를 가지는 화합물 등으로 반도체 미립자 박막이 설치된 기판을 처리할 수 있다. 처리방법은 예를 들면 아민의 에탄올 용액에 염료를 담지한 반도체 미립자 박막이 설치된 기판을 담그는 방법 등이 사용될 수 있다. After the dye is supported, the substrate on which the semiconductor fine particle thin film is installed can be treated with an amine compound such as 4-t-butyl pyridine or a compound having an acidic group such as acetic acid or propionic acid. As a treatment method, for example, a method of dipping a substrate provided with a thin film of semiconductor fine particles in which a dye is supported in an amine ethanol solution may be used.

이렇게 해서 염료로 증감된 박막 상의 산화물 반도체 미립자를 가진 광전변환소자를 얻을 수 있다.
In this way, a photoelectric conversion element having oxide semiconductor fine particles on a thin film sensitized with a dye can be obtained.

본 발명은 상기 염료감응 광전변환소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응태양전지를 제공한다.The present invention provides a dye-sensitized solar cell comprising the dye-sensitized photoelectric conversion element.

상기 염료감응태양전지는 산화물 반도체 미립자에 유기염료를 담지시킨 광전변환소자 전극(음극), 대전극(양극), 산화환원 전해질, 정공수송 재료 또는 p형 반도체 등으로 구성될 수 있다.The dye-sensitized solar cell may be composed of a photoelectric conversion element electrode (cathode), a counter electrode (anode), a redox electrolyte, a hole transport material, or a p-type semiconductor, in which an organic dye is supported on oxide semiconductor fine particles.

상기 염료감응태양전지는 상기 유기염료를 담지시킨 산화물 반도체 미립자를 이용한 염료증감 광전변환소자를 사용하는 것 이외에 종래 광전변환소자를 사용하여 태양전지를 제조하는 통상의 방법들이 적용될 수 있다. 구체적인 예로 본 발명에 따른 염료감응태양전지는 전도성 투명 기판 위에 산화티타늄 페이스트를 코팅하는 단계; 페이스트가 코팅된 기판을 소성하여 산화티타늄 박막을 형성하는 단계; 산화티타늄 박막이 형성된 기판을 유기염료가 용해된 혼합용액에 함침시켜 염료가 흡착된 산화티타늄 필름 전극을 형성하는 단계; 그 상부에 대전극이 형성된 제2의 유리기판을 구비하는 단계; 제2 유리기판 및 대전극을 관통하는 홀(hole)을 형성하는 단계; 상기 대전극 및 상기 염료가 흡착된 산화티타늄 필름 전극 사이에 열가소성 고분자 필름을 두고, 가열 압착 공정을 실시하여 상기 대전극 및 산화티타늄 필름전극을 접합시키는 단계; 상기 홀을 통하여 대전극과 산화티타늄 필름 전극 사이의 열가소성 고분자 필름에 전해질을 주입하는 단계; 및 상기 열가소성 고분자를 실링하는 단계를 통하여 제조될 수 있다.The dye-sensitized solar cell may be applied to conventional methods of manufacturing a solar cell using a conventional photoelectric conversion element, in addition to using a dye-sensitized photoelectric conversion element using the oxide semiconductor fine particles carrying the organic dye. As a specific example, the dye-sensitized solar cell according to the present invention comprises the steps of coating a titanium oxide paste on a conductive transparent substrate; Baking the paste-coated substrate to form a titanium oxide thin film; Impregnating the substrate on which the titanium oxide thin film is formed into a mixed solution in which an organic dye is dissolved to form a titanium oxide film electrode to which dye is adsorbed; Providing a second glass substrate having a counter electrode formed thereon; Forming a hole penetrating the second glass substrate and the counter electrode; Bonding the counter electrode to the titanium oxide film electrode by placing a thermoplastic polymer film between the counter electrode and the titanium oxide film electrode to which the dye is adsorbed, and performing a heat compression process; Injecting an electrolyte into the thermoplastic polymer film between the counter electrode and the titanium oxide film electrode through the hole; And it may be prepared through the step of sealing the thermoplastic polymer.

상기 산화환원 전해질, 정공수송 재료 및 p형 반도체 등은 액상, 응고체(겔 및 겔상), 고체 등의 형태로 이용될 수 있다. 액상으로 이용되는 경우 산화환원 전해질, 용해염, 정공수송재료, p형 반도체 등을 각각 용매에 용해시킨 것이나 상온 용해염 등이, 응고체(겔 및 겔상)의 경우에는 이것들을 폴리머 매트릭스나 저분자 겔화제 등에 함유시킨 것 등을 각각 들 수 있다. 고체의 형태로 이용되는 경우에는 고상의 산화환원 전해질, 용해염, 정공수송재료, p형 반도체 등을 사용할 수 있다. The redox electrolyte, hole transport material, p-type semiconductor, and the like may be used in the form of a liquid, a solid (gel and gel), a solid, and the like. When used in a liquid phase, a redox electrolyte, a dissolving salt, a hole transport material, a p-type semiconductor, or the like is dissolved in a solvent, or a room temperature dissolving salt is a polymer matrix or a low molecular gel in the case of a coagulated body (gel and gel). The thing etc. which were contained in the topic etc. are mentioned, respectively. When used in the form of a solid, a solid phase redox electrolyte, a dissolved salt, a hole transport material, a p-type semiconductor, or the like can be used.

정공수송 재료로서는 공지의 정공수송 재료가 사용될 수 있으며, 구체적인 예로 아민 유도체나 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리티오펜 등의 도전성 고분자; 또는 트리페닐렌계 화합물 등의 디스코테크 액정상을 이용하는 물건 등을 사용할 수 있다. 또한 p형 반도체로서는 CuI, CuSCN 등을 사용할 수 있다. 대전극으로는 도전성을 가지고 있으며, 산화환원 전해질의 환원 반응을 촉매적으로 작용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 글라스 또는 고분자 필름에 백금, 카본, 로듐, 루테늄 등을 증착하거나, 도전성 미립자를 도포한 것을 사용할 수 있다.Known hole transport materials may be used as the hole transport material, and specific examples include conductive polymers such as amine derivatives, polyacetylene, polyaniline, and polythiophene; Or an object using a discotech liquid crystal phase such as a triphenylene compound. Moreover, CuI, CuSCN, etc. can be used as a p-type semiconductor. It is preferable that the counter electrode has conductivity and catalyzes the reduction reaction of the redox electrolyte. For example, platinum, carbon, rhodium, ruthenium, or the like deposited on glass or a polymer film, or coated with conductive fine particles can be used.

상기 산화환원 전해질로서는 할로겐 이온을 대이온으로 하는 할로겐 화합물-할로겐 분자로 구성되는 할로겐 산화환원계 전해질; 페로시안산염-페로시안산염이나 페로센-페리시늄 이온, 코발트 착체 등의 금속착체 등의 금속 산화환원계 전해질; 알킬티올-알킬디설피드, 비올로겐 염료, 하이드로퀴논-퀴논 등의 유기산화 환원계 전해질 등을 사용할 수 있으며, 할로겐 산화환원계 전해질이 바람직하다. 할로겐 화합물-할로겐 분자로 구성되는 할로겐 산화환원계 전해질에 있어서의 할로겐 분자로서는 요오드 분자가 바람직하다. 또한 할로겐 이온을 대이온으로 하는 할로겐 화합물로서는 LiI, NaI, KI, CaI2, MgI2, CuI 등의 할로겐화 금속염, 또는 테트라알킬암모늄요오드, 이미다졸리움요오드, 피리디움요오드 등의 할로겐의 유기 암모늄염, 또는 I2를 사용할 수 있다.Examples of the redox electrolyte include a halogen redox electrolyte composed of a halogen compound-halogen molecule having halogen ions as a counter ion; Metal redox-based electrolytes such as metal complexes such as ferrocyanate-ferrocyanate, ferrocene-ferricinium ions and cobalt complexes; Organic redox-based electrolytes such as alkylthiol-alkyldisulfide, viologen dye, hydroquinone-quinone, and the like can be used, and a halogen redox-based electrolyte is preferable. As a halogen molecule in the halogen redox electrolyte composed of halogen compound-halogen molecules, an iodine molecule is preferable. As a halogen compound having a halogen ion as a large ion, halogenated metal salts such as LiI, NaI, KI, CaI 2 , MgI 2 and CuI, or organic ammonium salts of halogens such as tetraalkylammonium iodine, imidazolium iodine and pyridium iodine, Or I 2 can be used.

또한 산화환원 전해질은 이를 포함하는 용액의 형태로 구성되어 있는 경우, 그 용매로는 전기 화학적으로 불활성인 것을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서 아세토니트릴, 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 3-메톡시프로피오니트릴, 메톡시아세토니트릴, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 부틸로락톤, 디메톡시에탄, 디메틸카보네이트, 1,3-디옥소란, 메틸포르메이트, 2-메틸테트라하이드로퓨란, 3-메톡시-옥사졸리딘-2-온, 설포란, 테트라하이드로퓨란, 물 등을 들 수 있으며, 특히 아세토니트릴, 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 3-메톡시프로피오니트릴, 에틸렌글리콜, 3-메톡시-옥사졸리딘-2-온, 부틸로락톤 등이 바람직하다. 상기 용매들은 1종 또는 혼합해서 사용할 수 있다. 겔상 전해질의 경우에는 올리고머 및 폴리머 등의 매트릭스에 전해질 또는 전해질 용액을 함유시킨 것이나, 전분자 겔화제 등에 동일하게 전해질 또는 전해질 용액을 함유시킨 것을 사용할 수 있다. 산화환원 전해질의 농도는 0.01 내지 99 중량%인 것이 좋으며, 0.1 내지 30 중량%인 것이 더욱 바람직하다.In addition, when the redox electrolyte is configured in the form of a solution containing the same, an electrochemically inert one may be used as the solvent. Specific examples include acetonitrile, propylene carbonate, ethylene carbonate, 3-methoxy propionitrile, methoxy acetonitrile, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, butyrolactone, dimethoxyethane, dimethyl carbonate, 1,3-dioxolane, methylformate, 2-methyltetrahydrofuran, 3-methoxy-oxazolidin-2-one, sulfolane, tetrahydrofuran, water, and the like, in particular acetonitrile, Propylene carbonate, ethylene carbonate, 3-methoxy propionitrile, ethylene glycol, 3-methoxy-oxazolidin-2-one, butyrolactone and the like are preferable. The solvents may be used alone or in combination. In the case of the gel electrolyte, one containing an electrolyte or an electrolyte solution in a matrix such as an oligomer and a polymer, or one containing an electrolyte or an electrolyte solution in the same manner as a starch gelling agent can be used. The concentration of the redox electrolyte is preferably 0.01 to 99% by weight, more preferably 0.1 to 30% by weight.

본 발명에 따른 태양전지는 기판상의 산화물 반도체 미립자에 염료를 담지한 광전변환소자(음극)에 그것과 대치하도록 대전극(양극)을 배치하고 그 사이에 산화환원 전해질을 함유하는 용액을 충전하는 것에 의하여 얻어질 수 있다.
In the solar cell according to the present invention, a counter electrode (anode) is disposed in a photoelectric conversion element (cathode) on which a dye is supported on oxide semiconductor fine particles on a substrate so as to face the same, and a solution containing a redox electrolyte is filled therebetween. Can be obtained by

이하에서 본 발명을 실시예에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다. 단, 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these Examples are only for illustrating the present invention, the present invention is not limited to these.

실시예Example 1 : 화학식 8의 합성 1: Synthesis of Chemical Formula 8

1) 중간체(8a)의 합성1) Synthesis of Intermediate (8a)

2,7-디브로모-9-페닐아크리딘(2,7-dibromo-9-phenylacridine)과 3',4-디헥실-2,2'-비티오펜-5-일 보론산(3',4-dihexyl-2,2'-bithiophen-5-ylboronic acid), Pd(PPh3)4 및 2M K2CO3 수용액을 디메틸포름아미드(DMF) 중에서 혼합한 후 12시간 동안 환류하였다. 결과로 수득된 반응 용액을 냉각시키고, 물(30ml)과 염수를 첨가한 후, 유기층을 분리 및 정제하여 하기 화학 구조식을 갖는 중간체를 얻었다.2,7-dibromo-9-phenylacridine and 3 ', 4-dihexyl-2,2'-bithiophen-5-yl boronic acid (3' , 4-dihexyl-2,2'-bithiophen-5-ylboronic acid), Pd (PPh3)4 And 2M K2CO3 The aqueous solution was mixed in dimethylformamide (DMF) and then refluxed for 12 hours. The resulting reaction solution was cooled, water (30 ml) and brine were added, and the organic layer was separated and purified to obtain an intermediate having the following chemical structure.

[중간체 8a][Intermediate 8a]

Figure pat00200
Figure pat00200

2) 중간체 (8b)의 합성2) Synthesis of Intermediate (8b)

상기에서 제조한 중간체 (8a)를 무수 에탄올 용액에 첨가하고, n-BuLi를 아르곤 하에서 추가 첨가하였다. 3시간 후, 결과로 수득된 반응물에 DMF를 아르곤 하에서 0 ℃에서 첨가하고, 5% KOH로 세척하였다. 결과로 수득된 반응용액을 황산마그네슘으로 건조하고 용매를 제거한 후 정제하여 중간체(8b)를 얻었다.The intermediate (8a) prepared above was added to anhydrous ethanol solution, and n- BuLi was further added under argon. After 3 h, DMF was added to the resulting reaction at 0 ° C. under argon and washed with 5% KOH. The resulting reaction solution was dried over magnesium sulfate, and the solvent was removed and purified to obtain an intermediate (8b).

[중간체 8b][Intermediate 8b]

Figure pat00201
Figure pat00201

3) 3) 화합식Compound 8의 합성 8, Synthesis

상기에서 제조된 중간체 (8b)와 시아노아세트산을 혼합한 후 진공건조하였다. 결과로 수득된 건조물을 MeCN 및 피페리딘에 첨가한 후 6시간 동안 환류하였다. 결과의 반응용액을 냉각시킨 후 유기층을 진공 하에서 제거하고, 결과로 수득된 고형물을 실리카 겔 크로마토그래피하여 하기 화학 구조식을 갖는 화합물 8을 얻었다.The intermediate (8b) prepared above and cyanoacetic acid were mixed and then dried in vacuo. The resulting dried product was added to MeCN and piperidine and refluxed for 6 hours. After cooling the resulting reaction solution, the organic layer was removed under vacuum, and the resulting solid was subjected to silica gel chromatography to obtain Compound 8 having the following chemical structure.

원소 분석(Elemental Analysis): C, 72.46; H, 6.44; N, 3.78; O, 5.76; S, 11.55)Elemental Analysis: C, 72.46; H, 6. 44; N, 3.78; 0, 5.76; S, 11.55)

[화학식 8]
[Chemical Formula 8]

Figure pat00202
Figure pat00202

실시예Example 2 :  2 : 화합식Compound 10의 합성 10 composite

1) 중간체(10a)의 합성1) Synthesis of Intermediate 10a

3',4-디헥실-2,2'-비티오펜-5-일 보론산 대신에 7-(5-(5,5-디메틸-1,3-디옥산-2-일)티에노[3,2-b]티오펜-2-일)-2,3-디히드로티에노[3,4-b][1,4]디옥신-5-일 보론산을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 화학 구조식의 중간체 (10a)를 얻었다.7- (5- (5,5-dimethyl-1,3-dioxan-2-yl) thieno [3 instead of 3 ', 4-dihexyl-2,2'-bithiophen-5-yl boronic acid The above procedure was carried out except for using, 2-b] thiophen-2-yl) -2,3-dihydrothieno [3,4-b] [1,4] dioxin-5-yl boronic acid It carried out by the same method as Example 1, and obtained the intermediate (10a) of the following chemical structural formula.

[중간체 10a][Intermediate 10a]

Figure pat00203
Figure pat00203

2) 중간체(10b)의 합성2) Synthesis of Intermediate 10b

상기 실시예 1의 2)에서 상기 제조된 중간체 (10a)를 테트라히드로퓨란(THF)에 녹인 용액에, 트리플루오로아세트산 및 물을 적가하고, 질소분위기 하에서 4시간동안 교반하였다.Trifluoroacetic acid and water were added dropwise to the solution of the intermediate (10a) prepared in Example 1 2) in tetrahydrofuran (THF) and stirred for 4 hours under a nitrogen atmosphere.

교반이 끝난 후 결과로 수득된 반응용액에 대해 메틸렌클로라이드와 물을 사용하여 유기층을 추출한 후 증발시키고, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 하기 화학 구조식의 중간체(10b)를 얻었다.After stirring, the resulting reaction solution was extracted with methylene chloride and water, and the organic layer was extracted, and then evaporated and purified by column chromatography to obtain an intermediate (10b) having the following chemical structure.

[중간체 10b][Intermediate 10b]

Figure pat00204

Figure pat00204

3) 3) 화합식Compound 10의 합성 10 composite

상기 실시예 1의 3)에서 중간체 (8b) 대신에 중간체 (10b)를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 화학 구조식10의 화합물을 얻었다. Except for using the intermediate (10b) instead of the intermediate (8b) in Example 1 3) was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a compound of the formula 10.

원소분석: C, 61.12; H, 2.72; N, 4.19; O, 12.77; S, 19.20Elemental Analysis: C, 61.12; H, 2.72; N, 4.19; 0, 12.77; S, 19.20

[화학식 10][Formula 10]

Figure pat00205

Figure pat00205

실시예Example 3 : 화학식 18의 합성 3: Synthesis of Chemical Formula 18

1) 중간체 (18a)의 합성1) Synthesis of Intermediate (18a)

테트라에틸(9-페닐아크리딘-2,7-디일)비스(메틸렌)디포스포네이트와 7-(5-(5,5-디메틸-1,3-디옥산-2-일)티에노[3,2-b]티오펜-2-일)-2,3-디히드로티에노[3,4-b][1,4]디옥신-5-카브알데히드를 칼륨tert-부톡사이드의 존재하에서 THF용매 중에서 비티히(Wittig) 반응시켜 하기 화학구조식의 중간체 (18a)를 얻었다.Tetraethyl (9-phenylacridin-2,7-diyl) bis (methylene) diphosphonate and 7- (5- (5,5-dimethyl-1,3-dioxan-2-yl) thieno [ 3,2-b] thiophen-2-yl) -2,3-dihydrothieno [3,4-b] [1,4] dioxine-5-carbaldehyde in the presence of potassium tert-butoxide A Wittig reaction was performed in a THF solvent to obtain an intermediate (18a) having the following chemical formula.

[중간체 18a][Intermediate 18a]

Figure pat00206

Figure pat00206

2) 중간체 (18b)의 합성2) Synthesis of Intermediate (18b)

상기 실시예 1의 중간체 (8a) 대신에 상기에서 제조된 중간체(18a)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 하기 화학구조식의 중간체 (18b)를 얻었다.Except for using the intermediate (18a) prepared in place of the intermediate (8a) of Example 1 in the same manner as in Example 1 to obtain an intermediate (18b) of the following chemical formula.

[중간체 18b][Intermediate 18b]

Figure pat00207

Figure pat00207

3) 3) 화합식Compound 18의 합성 18 composites

상기 실시예 1에서 중간체 (8b) 대신에 상기에서 제조된 중간체 (18b)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 화학구조식 18의 화합물을 얻었다.The compound of Chemical Formula 18 was obtained in the same manner as in Example 1, except that Intermediate 18b prepared above was used instead of Intermediate 8b in Example 1.

원소분석: C, 62.54; H, 3.15; N, 3.98; O, 12.12; S, 18.21Elemental Analysis: C, 62.54; H, 3. 15; N, 3.98; 0, 12.12; S, 18.21

[화학식 18][Formula 18]

Figure pat00208

Figure pat00208

실시예Example 4 : 화학식 40의 합성 4: synthesis of formula 40

상기 실시예 1에서 2,7-디브로모-9-페닐아크리딘 대신에 3,6-디브로모-N,N-비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-10-페닐안트라센-9-아민을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법을 순차적으로 실시하여 하기 화학 구조식40의 화합물을 얻었다.3,6-dibromo-N, N-bis (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) instead of 2,7-dibromo-9-phenylacridin in Example 1 above Except for using -10-phenylanthracene-9-amine, the same method as in Example 1 was carried out sequentially to obtain a compound of formula (40).

원소분석: C, 78.00; H, 6.48; N, 2.78; O, 4.24; S, 8.50Elemental Analysis: C, 78.00; H, 6. 48; N, 2.78; 0, 4.24; S, 8.50

[화학식 40][Formula 40]

Figure pat00209
Figure pat00209

실시예Example 5 :  5: 화합식Compound 115의 합성 Synthesis of 115

3,6-디브로모-N,N-비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-10-페닐안트라센-9-아민 대신에 N-(4-(3,6-디브로모-10-페닐안트라센-9-일)페닐)-N-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-아민을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 4에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 화학구조식 115의 화합물을 얻었다.3,6-dibromo-N, N-bis (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) -10-phenylanthracene-9-amine instead of N- (4- (3,6- Dibromo-10-phenylanthracene-9-yl) phenyl) -N- (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) -9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine Except for using the compound in the same manner as in Example 4 to obtain a compound of formula 115.

원소분석: C, 75.77; H, 4.66; Br, 18.00; N, 1.58Elemental Analysis: C, 75.77; H, 4. 66; Br, 18.00; N, 1.58

[화학식 115] [Formula 115]

Figure pat00210
Figure pat00210

실시예Example 6 :  6: 화합식Compound 42의 합성 Synthesis of 42

2,7-디브로모-9-페닐아크리딘 대신에 3,6-디브로모-N,N-비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-10-페닐안트라센-9-아민을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법을 순차적으로 실시하여 하기 화학구조식 42의 화합물을 얻었다.3,6-dibromo-N, N-bis (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) -10-phenylanthracene instead of 2,7-dibromo-9-phenylacridin Except for using the -9-amine was carried out in the same manner as in Example 1 in order to obtain a compound of the formula 42.

원소분석: C, 70.31; H, 3.81; N, 3.00; O, 9.14; S, 13.74Elemental Analysis: C, 70.31; H, 3.81; N, 3.00; 0, 9.14; S, 13.74

[화학식 42][Formula 42]

Figure pat00211
Figure pat00211

실시예Example 7 :  7: 화합식Compound 50의 합성 50 composites

테트라에틸(9-페닐아크리딘-2,7-디일)비스(메틸렌)디포스포네이트 대신에 테트라에틸(10-(비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노)-9-페닐안트라센-2,7-디일)비스(메틸렌)디포스포네이트를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 3에서와 동일한 방법을 순차적으로 실시하여 하기 화학구조식 50의 화합물을 얻었다.Tetraethyl (10- (bis (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) amino) instead of tetraethyl (9-phenylacridin-2,7-diyl) bis (methylene) diphosphonate Except for using -9-phenylanthracene-2,7-diyl) bis (methylene) diphosphonate, the same method as in Example 3 was carried out sequentially to obtain a compound of formula

원소분석: C, 71.00; H, 4.09; N, 2.89; O, 8.80; S, 13.22Elemental Analysis: C, 71.00; H, 4.09; N, 2.89; 0, 8.80; S, 13.22

[화학식 50][Formula 50]

Figure pat00212

Figure pat00212

실시예Example 8 :  8 : 화합식Compound 116의 합성 Synthesis of 116

테트라에틸(10-(비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노)-9-페닐안트라센-2,7-디일)비스(메틸렌)디포스포네이트 대신에 N-(4-(3,6-디브로모-10-페닐안트라센-9-일)페닐)-N-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-아민을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 7에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 화학구조식 116의 화합물을 얻었다.N- (4 instead of tetraethyl (10- (bis (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) amino) -9-phenylanthracene-2,7-diyl) bis (methylene) diphosphonate -(3,6-dibromo-10-phenylanthracene-9-yl) phenyl) -N- (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) -9,9-dimethyl-9H-flu Except for using oren-2-amine was carried out in the same manner as in Example 7 to obtain a compound of formula 116.

원소분석: C, 72.18; H, 4.15; N, 2.74; O, 8.36; S, 12.57Elemental Analysis: C, 72.18; H, 4. 15; N, 2.74; 0, 8.36; S, 12.57

[화학식 116][Formula 116]

Figure pat00213
Figure pat00213

실시예Example 9 : 화학식 117의 합성 9: Synthesis of Chemical Formula 117

3,6-디브로모-N,N-비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-10-페닐안트라센-9-아민 대신에 2,7-디브로모-9,9-디메틸-10-(4-메톡시페닐)-9,10-디히드로아크리딘을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 6에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 화학구조식 117의 화합물을 얻었다. 2,7-dibromo-9, instead of 3,6-dibromo-N, N-bis (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) -10-phenylanthracene-9-amine, Except for using 9-dimethyl-10- (4-methoxyphenyl) -9,10-dihydroacridine in the same manner as in Example 6 to obtain a compound of formula 117.

원소분석: C, 61.06; H, 3.32; N, 3.96; O, 13.56; S, 18.11Elemental Analysis: C, 61.06; H, 3. 32; N, 3.96; 0, 13.56; S, 18.11

[화학식 117]Formula 117

Figure pat00214
Figure pat00214

실시예Example 10 :  10: 화합식Compound 118의 합성 Synthesis of 118

3,6-디브로모-N,N-비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-10-페닐안트라센-9-아민 대신에 3,7-디브로모-10-(4-메톡시페닐)-10H-페노티아진을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 6에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 화학구조식 118의 화합물을 얻었다. 3,7-dibromo-10- instead of 3,6-dibromo-N, N-bis (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) -10-phenylanthracene-9-amine Except for using (4-methoxyphenyl) -10H-phenothiazine in the same manner as in Example 6 to obtain a compound of formula 118.

원소분석: C, 58.21; H, 2.78; N, 3.99; O, 13.68; S, 21.33Elemental Analysis: C, 58.21; H, 2.78; N, 3.99; 0, 13.68; S, 21.33

[화학식 118][Formula 118]

Figure pat00215
Figure pat00215

실시예Example 11 :  11: 화합식Compound 119의 합성 Synthesis of 119

3,6-디브로모-N,N-비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-10-페닐안트라센-9-아민 대신에 3,6-디브로모-9-(4-메톡시페닐)-9H-카바졸을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 6에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 화학구조식 119의 화합물을 얻었다. 3,6-dibromo-9- instead of 3,6-dibromo-N, N-bis (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) -10-phenylanthracene-9-amine Except for using (4-methoxyphenyl) -9H-carbazole was carried out in the same manner as in Example 6 to obtain a compound of formula 119.

원소분석: C, 60.04; H, 2.87; N, 4.12; O, 14.11; S, 18.86Elemental Analysis: C, 60.04; H, 2.87; N, 4.12; 0, 14.11; S, 18.86

[화학식 119]Formula 119

Figure pat00216

Figure pat00216

실시예 12 : 화학식 120의 합성Example 12 Synthesis of Chemical Formula 120

테트라에틸(10-(비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노)-9-페닐안트라센-2,7-디일)비스(메틸렌)디포스포네이트 대신에 테트라에틸(9,9-디메틸-10-(4-메톡시페닐)-9,10-디히드로아크리딘-2,7-디일)비스(메틸렌)디포스포네이트를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 7에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 화학구조식 120의 화합물을 얻었다.Tetraethyl (9) instead of 10- (bis (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) amino) -9-phenylanthracene-2,7-diyl) bis (methylene) diphosphonate Same as in Example 7, except using, 9-dimethyl-10- (4-methoxyphenyl) -9,10-dihydroacridin-2,7-diyl) bis (methylene) diphosphonate The compound of formula 120 was obtained by the method.

원소분석: C, 62.40; H, 3.70; N, 3.76; O, 12.90; S, 17.23Elemental Analysis: C, 62.40; H, 3. 70; N, 3.76; 0, 12.90; S, 17.23

[화학식 120]
[Formula 120]

Figure pat00217

Figure pat00217

실시예Example 13 : 화학식 121의 합성 13: Synthesis of Chemical Formula 121

실시예 6에서 테트라에틸(10-(비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노)-9-페닐안트라센-2,7-디일)비스(메틸렌)디포스포네이트 대신에 테트라에틸(10-(4-메톡시페닐)-10H-페노티아진-3,7-디일)비스(메틸렌)디포스포네이트를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 6에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 화학구조식 121의 화합물을 얻었다.Instead of tetraethyl (10- (bis (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) amino) -9-phenylanthracene-2,7-diyl) bis (methylene) diphosphonate in Example 6 The same procedure as in Example 6 was carried out except that tetraethyl (10- (4-methoxyphenyl) -10H-phenothiazine-3,7-diyl) bis (methylene) diphosphonate was used. The compound of formula 121 was obtained.

원소분석: C, 59.71; H, 3.19; N, 3.80; O, 13.02; S, 20.29Elemental Analysis: C, 59.71; H, 3. 19; N, 3.80; 0, 13.02; S, 20.29

[화학식 121][Formula 121]

Figure pat00218

Figure pat00218

실시예 14 : 화학식 122의 합성Example 14 Synthesis of Chemical Formula 122

테트라에틸(10-(비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노)-9-페닐안트라센-2,7-디일)비스(메틸렌)디포스포네이트 대신에 테트라에틸(9-(4-메톡시페닐)-9H-카바졸-3,6-디일)비스(메틸렌)디포스포네이트를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 7에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 화학구조식 122의 화합물을 얻었다.Tetraethyl (9) instead of 10- (bis (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) amino) -9-phenylanthracene-2,7-diyl) bis (methylene) diphosphonate The compound of formula 122 was carried out in the same manner as in Example 7, except that-(4-methoxyphenyl) -9H-carbazole-3,6-diyl) bis (methylene) diphosphonate was used. Got.

원소분석: C, 61.49; H, 3.28; N, 3.91; O, 13.40; S, 17.91Elemental Analysis: C, 61.49; H, 3. 28; N, 3.91; 0, 13.40; S, 17.91

[화학식 122][Formula 122]

Figure pat00219

Figure pat00219

염료감응태양전지의 제조Fabrication of Dye-Sensitized Solar Cell

본 발명에 따른 염료의 전류-전압 특성을 평가하기 위해, 13+10 ㎛ TiO2 투명층을 이용하여 염료감응태양전지를 제조하였다. In order to evaluate the current-voltage characteristics of the dye according to the present invention, a dye-sensitized solar cell was prepared using a 13 + 10 μm TiO 2 transparent layer.

상세하게는 세척된 FTO(Pilkington, 8 Ωsq-1) 유리기판을 40mM TiCl4 수용액 중에 함침시켰다. TiO2 페이스트(Solaronix, 13 nm 아나타제)를 스크린 프린팅하여 13㎛ 두께의 제1 TiO2 층을 제조하고, 광산란을 위해 다른 페이스트(CCIC, HWP-400)로 10㎛ 두께의 제2 TiO2 산란층을 제조하였다. 제조된 TiO2 전극을 본 발명에 따른 염료의 용액 (10mM의 3a,7a-디하이드록시-5b-콜산 함유 에탄올 중에 상기 실시예 1-14에서 제조된 화합물을 각각 0.3 mM로 용해시켜 제조함)에 함침시킨 후, 실온에서 18시간 동안 방치하였다. FTO 기판 상에 H2PtCl6 용액(에탄올 1 mL 중에 Pt 2 mg 함유)을 코팅하여 대전극을 제조하였다. 이어, 아세토니트릴 중에 0.6 M 3-헥실-1,2-디메틸이미다졸리움 요오드, 0.04 M I2, 0.025 M LiI, 0.05 M 구아니디움 티오시아네이트 및 0.28 M tert-부틸피리딘을 용해시킨 전해질을 전지에 주입하여 염료감응태양전지를 제조하였다. 염료감응태양전지의 광전지 성능은 1000W 크세논 광원을 사용하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Specifically, the washed FTO (Pilkington, 8 μsq-1) glass substrate was impregnated in a 40 mM TiCl 4 aqueous solution. A TiO2 paste (Solaronix, 13 nm anatase) was screen printed to produce a 13 μm thick first TiO2 layer, and another paste (CCIC, HWP-400) was used to prepare a 10 μm thick second TiO2 scattering layer. . Prepared TiO2 electrode in a solution of the dye according to the present invention (prepared by dissolving 0.3 mM each of the compounds prepared in Examples 1-14 in 10 mM 3a, 7a-dihydroxy-5b-cholic acid containing ethanol) After impregnation, it was left at room temperature for 18 hours. The counter electrode was prepared by coating a solution of H 2 PtCl 6 (containing 2 mg of Pt in 1 mL of ethanol) on an FTO substrate. Then, an electrolyte in which 0.6 M 3-hexyl-1,2-dimethylimidazolium iodine, 0.04 MI 2 , 0.025 M LiI, 0.05 M guanidium thiocyanate and 0.28 M tert -butylpyridine was dissolved in acetonitrile was obtained. Was injected into a dye-sensitized solar cell. The photovoltaic performance of the dye-sensitized solar cell was measured using a 1000W xenon light source, and the results are shown in Table 1 below.

구분division 효율(η)(%)Efficiency (η) (%) 구분division 효율(η)(%)Efficiency (η) (%) 실시예 1Example 1 4.24.2 실시예 8Example 8 4.84.8 실시예 2Example 2 4.44.4 실시예 9Example 9 4.34.3 실시예 3Example 3 4.64.6 실시예 10Example 10 5.25.2 실시예 4Example 4 5.05.0 실시예 11Example 11 4.44.4 실시예 5Example 5 4.84.8 실시예 12Example 12 4.44.4 실시예 6Example 6 5.45.4 실시예 13Example 13 5.65.6 실시예 7Example 7 5.55.5 실시예 14Example 14 4.54.5

상기 표 1에 나타나는 바와 같이 본 발명의 염료들은 우수한 효율을 나타냄을 알 수 있다.
As shown in Table 1, it can be seen that the dyes of the present invention exhibit excellent efficiency.

본 발명을 상기의 구체적인 실시예와 관련하여 기술하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된 본 발명의 범위 내에서 당 분야의 숙련자는 본 발명을 다양하게 변형 및 변화시킬 수 있다.Although the present invention has been described in connection with the specific embodiments described above, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope of the present invention as defined by the appended claims.

Claims (9)

하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 염료증감 광전변환소자용 유기염료:
[화학식 1]
Figure pat00220

[화학식 2]
Figure pat00221


상기 식에서,
A는 C 또는 N이고, 단 A가 N이면 b 및 c는 0이며,
B는 O, S, CR1R2 또는 NR3이고, 이때 R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-12 알킬이며,
Ar1 내지 Ar5는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6-C50의 아릴기이고,
이때 A1 내지 Ar3은 서로 연결되어 환을 형성할 수도 있으며,
a는 0 또는 1이고,
b 및 c는 각각 독립적으로 0 또는 1이고, 단 c가 1이면 b는 반드시 1이며,
d는 0 또는 1이고,
e는 0 또는 1이며,
An은 각각 독립적으로
Figure pat00222
,
Figure pat00223
,
Figure pat00224
,
Figure pat00225
,
Figure pat00226
,
Figure pat00227
,
Figure pat00228
,
Figure pat00229
,
Figure pat00230
,
Figure pat00231
Figure pat00232
로 이루어진 군에서 선택되며,
Sp는 각각 독립적으로
Figure pat00233
,
Figure pat00234
으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되며, 이때 L은 각각 독립적으로 O, S, CR6R7, SiR8R9 및 NR10으로 이루어진 군으로부터 선택되고, R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 -12 알킬, 치환 또는 비치환된 C6 -30 아릴, 및 치환 또는 비치환된 C6 -20 헤테로아릴로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 서로 연결되어 환을 형성할 수 있으며, R6 내지 R10은 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 -12 알킬이고, n은 1 내지 10의 정수이다.
Organic dyes for dye-sensitized photoelectric conversion device represented by the following formula (1) or (2):
[Formula 1]
Figure pat00220

(2)
Figure pat00221


Where
A is C or N, provided that if A is N then b and c are 0,
B is O, S, CR 1 R 2 or NR 3, where R 1 To R 3 are each independently hydrogen or C 1-12 alkyl,
Ar 1 to Ar 5 are each independently a substituted or unsubstituted C 6 -C 50 aryl group,
At this time, A 1 to Ar 3 may be connected to each other to form a ring,
a is 0 or 1,
b and c are each independently 0 or 1, provided that c is 1, b is necessarily 1,
d is 0 or 1,
e is 0 or 1,
An each independently
Figure pat00222
,
Figure pat00223
,
Figure pat00224
,
Figure pat00225
,
Figure pat00226
,
Figure pat00227
,
Figure pat00228
,
Figure pat00229
,
Figure pat00230
,
Figure pat00231
And
Figure pat00232
Is selected from the group consisting of
Sp each independently
Figure pat00233
,
Figure pat00234
At least one selected from the group consisting of, wherein L is each independently selected from the group consisting of O, S, CR 6 R 7 , SiR 8 R 9 and NR 10 , R 4 and R 5 are each independently hydrogen, substituted or unsubstituted C 1 -12 alkyl, substituted or unsubstituted C 6 -30 aryl, and substituted or unsubstituted selected from the group consisting of unsubstituted C 6 -20 aryl or heteroaryl, or connected to each other may form a ring, R 6 to R 10 are each independently hydrogen or substituted or unsubstituted C 1 -12 alkyl, n is an integer from 1 to 10.
제1항에 있어서,
A가 C 또는 N이고, 단, A가 N이면 b 및 c는 0이며,
B가 S 또는 CR1R2이고, 이때 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며,
Ar1 내지 Ar5가 각각 독립적으로 C6-C50의 아릴기, 또는 알킬 또는 알콕시기로 치환된 C6-C50의 아릴기이고,
a가 0 또는 1이고,
b 및 c가 각각 독립적으로 0 또는 1이고, 단 c가 1이면 b는 반드시 1이며,
d가 0 또는 1이고,
e가 0 또는 1이며,
An이
Figure pat00235
또는
Figure pat00236
이고,
Sp가
Figure pat00237
,
Figure pat00238
,
Figure pat00239

Figure pat00240
으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로
하는 유기염료.
The method of claim 1,
A is C or N, provided that when A is N, b and c are 0,
B is S or CR 1 R 2, wherein R 1 and R 2 are each independently hydrogen or a methyl group,
Ar 1 to Ar 5 are each independently a C 6 -C 50 aryl group or a C 6 -C 50 aryl group substituted with an alkyl or alkoxy group,
a is 0 or 1,
b and c are each independently 0 or 1, provided that c is 1, then b is necessarily 1,
d is 0 or 1,
e is 0 or 1,
An is
Figure pat00235
or
Figure pat00236
ego,
Sp
Figure pat00237
,
Figure pat00238
,
Figure pat00239
And
Figure pat00240
Characterized in that selected from the group consisting of
Organic dyes.
제1항에 있어서,
상기 유기염료가 하기 화학식 7 내지 122로 표시되는 화합물들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기염료:
[화학식 7]
Figure pat00241

[화학식 8]
Figure pat00242

[화학식 9]
Figure pat00243

[화학식 10]
Figure pat00244

[화학식 11]
Figure pat00245

[화학식 12]
Figure pat00246

[화학식 13]
Figure pat00247

[화학식 14]
Figure pat00248

[화학식 15]
Figure pat00249

[화학식 16]
Figure pat00250

[화학식 17]
Figure pat00251

[화학식 18]
Figure pat00252

[화학식 19]
Figure pat00253

[화학식 20]
Figure pat00254

[화학식 21]
Figure pat00255

[화학식 22]
Figure pat00256

[화학식 23]
Figure pat00257

[화학식 24]
Figure pat00258

[화학식 25]
Figure pat00259

[화학식 26]
Figure pat00260

[화학식 27]
Figure pat00261

[화학식 28]
Figure pat00262

[화학식 29]
Figure pat00263

[화학식 30]
Figure pat00264

[화학식 31]
Figure pat00265

[화학식 32]
Figure pat00266

[화학식 33]
Figure pat00267

[화학식 34]
Figure pat00268

[화학식 35]
Figure pat00269

[화학식 36]
Figure pat00270

[화학식 37]
Figure pat00271

[화학식 38]
Figure pat00272

[화학식 39]
Figure pat00273

[화학식 40]
Figure pat00274

[화학식 41]
Figure pat00275

[화학식 42]
Figure pat00276

[화학식 43]
Figure pat00277

[화학식 44]
Figure pat00278

[화학식 45]
Figure pat00279

[화학식 46]
Figure pat00280

[화학식 47]
Figure pat00281

[화학식 48]
Figure pat00282

[화학식 49]
Figure pat00283

[화학식 50]
Figure pat00284

[화학식 51]
Figure pat00285

[화학식 52]
Figure pat00286

[화학식 53]
Figure pat00287

[화학식 54]
Figure pat00288

[화학식 55]
Figure pat00289

[화학식 56]
Figure pat00290

[화학식 57]
Figure pat00291

[화학식 58]
Figure pat00292

[화학식 59]
Figure pat00293

[화학식 60]
Figure pat00294

[화학식 61]
Figure pat00295

[화학식 62]
Figure pat00296

[화학식 63]
Figure pat00297

[화학식 64]
Figure pat00298

[화학식 65]
Figure pat00299

[화학식 66]
Figure pat00300

[화학식 67]
Figure pat00301

[화학식 68]
Figure pat00302

[화학식 69]
Figure pat00303

[화학식 70]
Figure pat00304

[화학식 71]
Figure pat00305

[화학식 72]
Figure pat00306

[화학식 73]
Figure pat00307

[화학식 74]
Figure pat00308

[화학식 75]
Figure pat00309

[화학식 76]
Figure pat00310

[화학식 77]
Figure pat00311

[화학식 78]
Figure pat00312

[화학식 79]
Figure pat00313

[화학식 80]
Figure pat00314

[화학식 81]
Figure pat00315

[화학식 82]
Figure pat00316

[화학식 83]
Figure pat00317

[화학식 84]
Figure pat00318

[화학식 85]
Figure pat00319

[화학식 86]
Figure pat00320

[화학식 87]
Figure pat00321

[화학식 88]
Figure pat00322

[화학식 89]
Figure pat00323

[화학식 90]
Figure pat00324

[화학식 91]
Figure pat00325

[화학식 92]
Figure pat00326

[화학식 93]
Figure pat00327

[화학식 94]
Figure pat00328

[화학식 95]
Figure pat00329

[화학식 96]
Figure pat00330


[화학식 97]
Figure pat00331

[화학식 98]
Figure pat00332

[화학식 99]
Figure pat00333

[화학식 100]
Figure pat00334

[화학식 101]
Figure pat00335

[화학식 102]
Figure pat00336

[화학식 103]
Figure pat00337

[화학식 104]
Figure pat00338

[화학식 105]
Figure pat00339

[화학식 106]
Figure pat00340

[화학식 107]
Figure pat00341

[화학식 108]
Figure pat00342

[화학식 109]
Figure pat00343

[화학식 110]
Figure pat00344

[화학식 111]
Figure pat00345

[화학식 112]



Figure pat00346

[화학식 113]
Figure pat00347

[화학식 114]
Figure pat00348

[화학식 115]
Figure pat00349


[화학식 116]
Figure pat00350

[화학식 117]
Figure pat00351

[화학식 118]
Figure pat00352

[화학식 119]
Figure pat00353

[화학식 120]
Figure pat00354

[화학식 121]
Figure pat00355

[화학식 122]
Figure pat00356
The method of claim 1,
The organic dye is characterized in that the organic dye is selected from the group consisting of compounds represented by the following formulas (7) to (122):
[Formula 7]
Figure pat00241

[Chemical Formula 8]
Figure pat00242

[Formula 9]
Figure pat00243

[Formula 10]
Figure pat00244

(11)
Figure pat00245

[Formula 12]
Figure pat00246

[Formula 13]
Figure pat00247

[Formula 14]
Figure pat00248

[Formula 15]
Figure pat00249

[Formula 16]
Figure pat00250

[Formula 17]
Figure pat00251

[Formula 18]
Figure pat00252

[Formula 19]
Figure pat00253

[Formula 20]
Figure pat00254

[Formula 21]
Figure pat00255

[Formula 22]
Figure pat00256

[Formula 23]
Figure pat00257

[Formula 24]
Figure pat00258

[Formula 25]
Figure pat00259

[Formula 26]
Figure pat00260

[Formula 27]
Figure pat00261

[Formula 28]
Figure pat00262

[Formula 29]
Figure pat00263

[Formula 30]
Figure pat00264

[Formula 31]
Figure pat00265

[Formula 32]
Figure pat00266

[Formula 33]
Figure pat00267

[Formula 34]
Figure pat00268

[Formula 35]
Figure pat00269

[Formula 36]
Figure pat00270

[Formula 37]
Figure pat00271

[Formula 38]
Figure pat00272

[Formula 39]
Figure pat00273

[Formula 40]
Figure pat00274

[Formula 41]
Figure pat00275

[Formula 42]
Figure pat00276

[Formula 43]
Figure pat00277

[Formula 44]
Figure pat00278

[Formula 45]
Figure pat00279

[Formula 46]
Figure pat00280

[Formula 47]
Figure pat00281

[Formula 48]
Figure pat00282

[Formula 49]
Figure pat00283

[Formula 50]
Figure pat00284

[Formula 51]
Figure pat00285

[Formula 52]
Figure pat00286

[Formula 53]
Figure pat00287

[Formula 54]
Figure pat00288

[Formula 55]
Figure pat00289

[Formula 56]
Figure pat00290

[Formula 57]
Figure pat00291

[Formula 58]
Figure pat00292

[Formula 59]
Figure pat00293

[Formula 60]
Figure pat00294

[Formula 61]
Figure pat00295

[Formula 62]
Figure pat00296

[Formula 63]
Figure pat00297

[Formula 64]
Figure pat00298

[Formula 65]
Figure pat00299

[Formula 66]
Figure pat00300

[Formula 67]
Figure pat00301

[Formula 68]
Figure pat00302

[Formula 69]
Figure pat00303

[Formula 70]
Figure pat00304

[Formula 71]
Figure pat00305

[Formula 72]
Figure pat00306

[Formula 73]
Figure pat00307

[Formula 74]
Figure pat00308

[Formula 75]
Figure pat00309

[Formula 76]
Figure pat00310

[Formula 77]
Figure pat00311

[Formula 78]
Figure pat00312

[Formula 79]
Figure pat00313

[Formula 80]
Figure pat00314

[Formula 81]
Figure pat00315

[Formula 82]
Figure pat00316

[Formula 83]
Figure pat00317

[Formula 84]
Figure pat00318

[Formula 85]
Figure pat00319

[Formula 86]
Figure pat00320

[Formula 87]
Figure pat00321

[Formula 88]
Figure pat00322

[Formula 89]
Figure pat00323

[Formula 90]
Figure pat00324

[Formula 91]
Figure pat00325

[Formula 92]
Figure pat00326

[Formula 93]
Figure pat00327

[Formula 94]
Figure pat00328

[Formula 95]
Figure pat00329

[Formula 96]
Figure pat00330


[Formula 97]
Figure pat00331

[Formula 98]
Figure pat00332

[Formula 99]
Figure pat00333

[Formula 100]
Figure pat00334

[Formula 101]
Figure pat00335

[Formula 102]
Figure pat00336

[Formula 103]
Figure pat00337

[Formula 104]
Figure pat00338

[Formula 105]
Figure pat00339

[Formula 106]
Figure pat00340

[Formula 107]
Figure pat00341

[Formula 108]
Figure pat00342

[Formula 109]
Figure pat00343

[Formula 110]
Figure pat00344

[Formula 111]
Figure pat00345

[Formula 112]



Figure pat00346

[Formula 113]
Figure pat00347

[Formula 114]
Figure pat00348

[Formula 115]
Figure pat00349


[Formula 116]
Figure pat00350

Formula 117
Figure pat00351

[Formula 118]
Figure pat00352

Formula 119
Figure pat00353

[Formula 120]
Figure pat00354

[Formula 121]
Figure pat00355

[Formula 122]
Figure pat00356
(1) 하기 화학식 3의 화합물을 하기 화학식 4의 화합물과 커플링 반응시켜 화학식 5의 화합물을 제조하는 단계;
(2) 상기 화학식 5의 화합물을 유기용매중에서 BuLi 또는 CF3COOH와 반응시켜 하기 화학식 6의 화합물을 제조하는 단계; 및
(3) 상기 화학식 6의 화합물을 CH3CN 중에서 피페리딘 존재 하에서 앵커링기 제공 화합물과 결합반응시키는 단계
를 포함하는 제1항 기재의 염료증감 광전변환소자용 유기염료의 제조방법:
[화학식 3]
Figure pat00357

[화학식 4]
Figure pat00358

[화학식 5]
Figure pat00359

[화학식 6]
Figure pat00360

상기 식에서,
고리 W는
Figure pat00361
또는
Figure pat00362
이고,
X는 Br 또는
Figure pat00363
이며,
Y는
Figure pat00364
또는
Figure pat00365
이고,
Z는 H 또는
Figure pat00366
이며,
A, Ar1 내지 Ar4, a, b, c, e 및 Sp는 제1항에서 정의한 바와 같다.
(1) coupling a compound of Formula 3 with a compound of Formula 4 to prepare a compound of Formula 5;
(2) preparing a compound of formula 6 by reacting the compound of formula 5 with BuLi or CF 3 COOH in an organic solvent; And
(3) combining the compound of Formula 6 with an anchoring group providing compound in the presence of piperidine in CH 3 CN
Method for producing an organic dye for dye-sensitized photoelectric conversion device according to claim 1 comprising:
(3)
Figure pat00357

[Chemical Formula 4]
Figure pat00358

[Chemical Formula 5]
Figure pat00359

[Formula 6]
Figure pat00360

Where
Ring W is
Figure pat00361
or
Figure pat00362
ego,
X is Br or
Figure pat00363
,
Y is
Figure pat00364
or
Figure pat00365
ego,
Z is H or
Figure pat00366
,
A, Ar 1 To Ar 4 , a, b, c, e and Sp are as defined in claim 1.
산화물 반도체 미립자; 및
상기 산화물 반도체 미립자에 담지된 제1항 기재의 유기염료
를 포함하는 염료증감 광전변환소자.
Oxide semiconductor fine particles; And
The organic dye according to claim 1 supported on the oxide semiconductor fine particles
Dye-sensitized photoelectric conversion device comprising a.
제1항에 있어서,
상기 유기염료가 포섭화합물의 존재 하에서 산화물 반도체 미립자에 담지된 것을 특징으로 하는 염료증감 광전변환소자.
The method of claim 1,
The dye-sensitized photoelectric conversion device, characterized in that the organic dye is supported on the oxide semiconductor fine particles in the presence of the inclusion compound.
제1항에 있어서,
상기 산화물 반도체 미립자가 이산화티탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 염료증감 광전변환소자.
The method of claim 1,
Dye-sensitized photoelectric conversion device, characterized in that the oxide semiconductor fine particles contain titanium dioxide.
제1항에 있어서,
상기 산화물 반도체 미립자가 1 내지 500 nm의 평균 입경을 갖는 것을 특징으로 하는 염료증감 광전변환소자.
The method of claim 1,
The dye-sensitized photoelectric conversion device, characterized in that the oxide semiconductor fine particles have an average particle diameter of 1 to 500 nm.
제5항의 염료증감 광전변환소자를 전극으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응태양전지.A dye-sensitized solar cell comprising the dye-sensitized photoelectric conversion device of claim 5 as an electrode.
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