KR20110030909A - 공유 연결기를 가지는 이좌배위자 염료감응 태양전지용 유기염료 - Google Patents
공유 연결기를 가지는 이좌배위자 염료감응 태양전지용 유기염료 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110030909A KR20110030909A KR1020090088572A KR20090088572A KR20110030909A KR 20110030909 A KR20110030909 A KR 20110030909A KR 1020090088572 A KR1020090088572 A KR 1020090088572A KR 20090088572 A KR20090088572 A KR 20090088572A KR 20110030909 A KR20110030909 A KR 20110030909A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- group
- dye
- solar cells
- solar cell
- sensitized solar
- Prior art date
Links
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 15
- 239000003446 ligand Substances 0.000 title description 3
- 150000001923 cyclic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 9
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims description 43
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 9
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N Furan Chemical compound C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 5
- -1 polycyclic compound Chemical class 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 claims description 4
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 abstract description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 abstract 1
- 230000003335 steric effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 13
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 9
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 238000003077 quantum chemistry computational method Methods 0.000 description 3
- FCEHBMOGCRZNNI-UHFFFAOYSA-N 1-benzothiophene Chemical compound C1=CC=C2SC=CC2=C1 FCEHBMOGCRZNNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 9H-carbazole Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3NC2=C1 UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYSA-N Indole Chemical compound C1=CC=C2NC=CC2=C1 SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TXCDCPKCNAJMEE-UHFFFAOYSA-N dibenzofuran Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3OC2=C1 TXCDCPKCNAJMEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IYYZUPMFVPLQIF-UHFFFAOYSA-N dibenzothiophene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3SC2=C1 IYYZUPMFVPLQIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012821 model calculation Methods 0.000 description 2
- YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N phenanthrene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=C1 YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N triphenylphosphine Chemical compound C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- RFRXIWQYSOIBDI-UHFFFAOYSA-N benzarone Chemical compound CCC=1OC2=CC=CC=C2C=1C(=O)C1=CC=C(O)C=C1 RFRXIWQYSOIBDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004770 highest occupied molecular orbital Methods 0.000 description 1
- PZOUSPYUWWUPPK-UHFFFAOYSA-N indole Natural products CC1=CC=CC2=C1C=CN2 PZOUSPYUWWUPPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RKJUIXBNRJVNHR-UHFFFAOYSA-N indolenine Natural products C1=CC=C2CC=NC2=C1 RKJUIXBNRJVNHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N triphenylamine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
- C09B57/00—Other synthetic dyes of known constitution
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
Abstract
본 발명은 공유결합으로 이루어진 선형 또는 고리형의 공유 연결기(linker)를 가지며, 공유결합으로 연결된 고리형 화합물 또는 다중고리 화합물을 포함하는 전자주게 그룹(electron donor group)과, 공유결합으로 연결된 선형 혹은 고리형 화합물로서 수소결합이 가능한 산성기를 포함하는 전자받게 그룹(electron accept group)을 포함하는 태양전지용 유기염료에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유기염료는 염료의 구조 전체에 공유결합을 형성하고 있어 들뜬 전자의 흐름이 원활하게 유지되도록 하며, 두 개의 전자주게 그룹 및 두 개의 전자받게 그룹을 통해 흡광도를 높임으로써, 태양전지의 광전 효율을 증가시킬 수 있다.
태양전지용 유기염료, 이좌배위자, 염료감응, 광전 효율
Description
본 발명은 공유결합으로 이루어진 선형 또는 고리형의 공유 연결기(linker)를 가지며, 공유결합으로 연결된 고리형 화합물을 또는 다중고리 화합물을 포함하는 전자주게 그룹(electron donor group)과, 공유결합으로 연결된 선형 혹은 고리형 화합물로서 수소결합이 가능한 산성기를 포함하는 전자받게 그룹(electron accept group)을 포함하는 태양전지용 유기염료에 관한 것이다.
염료감응 태양전지는 반도체 접합 태양전지와는 달리 광합성 원리를 이용한 광전기화학적 태양전지이다. 1991년 스위스 Gratzel 그룹에서 보고한 염료감응 태양전지는 변환 효율이 비정질 실리콘 태양전지에 버금가는 높은 에너지 변환 효율과 함께 매우 저렴한 제조단가로 인하여 연구계 및 산업계의 비상한 관심을 모으고 있다. 자세히 말하자면, 스위스 Gratzel 그룹에서 비교적 값이 싼 이산화티타늄(TiO2)반도체와 염료를 이용하여 10%의 효율로 태양빛을 전기에너지로 바꿀 수 있 는 연구결과를 발표하여, 광전기 화학 분야에 종사하는 연구자들의 관심을 불러 일으켰으며, 향후 그 응용을 위해 많은 연구 결과들이 현재에도 도출되고 있다.
염료 감응 태양 전지의 구조는 도1a에서 보는 바와 같이 제1전극(101)과 제2전극(102)이 대향된 구조로서 제1전극(101)은 가시광선 투과 전도성 산화물 전극(Transparent conducting oxide, TCO)이며, 제2전극(102)은 태양광의 반대편에 위치하여 백금과 같은 고반사율의 금속 전극으로 구성된다. 제1전극과 제2전극 사이에 염료가 코팅된 이산화티타늄과 같은 반도체 산화물 나노입자들이 전해질에 존재하는 형태로 이루어져 있다.
도1b를 참조하면 염료 감응 태양전지의 작동원리를 알 수 있는데, 표면에 염료 분자가 화학적으로 흡착된 n-형 나노입자 반도체 산화물 전극에 태양빛(가시광선)이 흡수되면 염료분자는 전자-홀 쌍을 생성하며, 전자는 반도체 산화물의 전도띠로 주입된다. 반도체 산화물 전극으로 주입된 전자는 나노입자간 계면을 통하여 투명 전도성막으로 전달되어 전류를 발생시키게 된다. 염료 분자에 생성된 홀은 산화-환원 전해질에 의해 전자를 받아 다시 환원됨으로써 염료감응 태양전지 작동 과정이 완성된다.
염료감응 태양전지에 사용되는 염료에 관하여는, 미국특허 US6,359,211등에서 전자주게-전자받게로 이루어진 것에 대하여 개시된 바가 있다. 특히, 비공유 전자받게를 가진 유기염료에 있어서는 들뜬전자가 HOMO 레벨에서 LUMO 레벨로 전이시 비공유부분에서 전자 흐름이 차단(blocking)되어 광전환 효율이 저하됨이 보고된 바가 있다(Solar Energy Materials & Solar Cells 91 (2007) 1863-1871, Fig 5 및 Table 2 참조). 일본공개특허 JP2005-203112에는 전자를 당기는 작용기가 하나인 염료감응 태양전지용 화합물이 개시되어 있다.
상기와 같은 기존의 염료 분자는 생성된 광전자를 전극으로 이동시키는 효율이 좋지 못하여 태양전지의 효율을 크게 향상시키지 못하는 단점이 있다. 또한, 기존의 비공유 전자받게를 가진 염료는 전자 흐름이 차단될 수 있고, 1개의 전자주게만을 가진 염료도 전자받게 쪽으로만 강화되어 있어 광전 효율이 높지 않다. 이에 보다 광전 변환 효율이 우수한 새로운 염료 화합물이 요구되고 있다.
상기와 같은 기술적 배경 하에 본 발명자들은 태양전지용 유기염료의 전자 흐름성을 향상시키고 태양 전지의 광전 효율을 높일 수 있는 유기염료를 제조하고자 예의 노력한 결과 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 염료 감응 태양전지의 광전 효율을 현저히 향상시킬 수 있는 새로운 태양전지용 유기염료를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 구조식 1로 표시되는 태양전지용 유기염료를 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
Y는 공유결합으로 이루어진 선형(alkene) 또는 고리형태(benzene)의 뒤틀림 효과(steric effect)를 갖는 기(group)이고;
D1 및 D2 공유결합으로 연결된 고리형 화합물 또는 다중고리 화합물을 포함하는 기(group)이고;
A1 및 A2는 공유결합으로 연결된 선형 또는 고리형 화합물로서, 수소결합이 가능한 산성기를 포함하는 기(group)이고;
D1, D2, A1 및 A2는 Y에 공유결합으로 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 Y는 하기 화합물들로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 D1, D2는 하기 화합물들로 이루어진 군에서 각각 독립적으로 선택될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 A1, A2는 하기 화학식으로 이루어진 군, 또는 알켄, 벤젠, 티오펜 및 퓨란으로 이루어진 군에서 각각 독립적으로 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 Y는 하기 화합물들로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 D1, D2는 하기 화합물들로 이루어진 군에서 각각 독립적으로 선택되고,
상기 A1, A2는 하기 화학식으로 이루어진 군, 또는 알켄, 벤젠, 티오펜 및 퓨란으로 이루어진 군에서 각각 독립적으로 선택될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기의 태양전지용 염료 화합물로 담지시킨 산화물 반도체 미립자를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료증감 광전변환소자를 제공할 수 있다.
발명의 또 다른 측면에서는, 상기 따른 염료증감 광전변환소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 유기염료는 염료의 구조 전체에 공유결합을 형성하고 있어 들뜬 전자의 흐름이 원활하게 유지되도록 하며, 두 개의 전자주게 그룹 및 두 개의 전자받게 그룹을 통해 흡광도를 높임으로써, 태양전지의 광전 효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 유기염료는 아래 화학식 1과 같다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
Y는 공유결합으로 이루어진 선형(alkene) 또는 고리형태(benzene)의 뒤틀림 효과(steric effect)를 갖는 기(group)이고; D1 및 D2는 공유결합으로 연결된 고리형 화합물 또는 다중고리 화합물을 포함하는 기(group)이고; A1 및 A2는 공유결합으로 연결된 선형 또는 고리형 화합물로서, 수소결합이 가능한 산성기를 포함하는 기(group)이고; D1, D2, A1 및 A2는 Y에 공유결합으로 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 Y는 하기와 같이 에틸렌, 부타디엔, 헥사트렌 및 벤젠으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 Y는 공유결합으로 이루어진 선형 혹은 벤젠 등의 고리형 화합물로 이루어지는 공유 연결기(linker) 기능을 갖는 구조로서, 2개 이상의 전자주게와 2개 이상의 전자받게를 가질 수 있고, 이에 따른 광효율의 증가 또한 기대할 수 있는 장점이 있다. 또한 구조적 제약 없이 전자 함유가 많게 되어, 성능이 좋은 큰 분자 형태의 전자주게를 접합시킬 수 있고 전자를 쉽게 끌어 당길 수 있는 큰 분자 형태의 전자받게를 접합시킬 수 있어, 이에 따른 광효율을 증가 또한 기대할 수 있다.
이러한 공유 연결기 구조를 통해 대칭적 구조와 비대칭적 구조의 모든 형태의 유기 염료를 형성할 수 있으며, 상기의 구조가 자체적으로 입체적 공간 배치 효과 또는 뒤틀림 효과(steric effect)를 갖기 때문에, 다른 염료 분자와 중합하여 전자를 잃어 버린 후 광효율을 저해시키는 현상을 구조적으로 방지하게 된다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, D1 및 D2는 하기 화합물로 이루어진 군에서 각각 독립적으로 선택된 기(group)일 수 있다.
상기 D1 및 D2는 본 발명의 유기염료의 전자주게에 해당하는 부분으로서, 상기에 도시된 바와 같이 카바졸, 디벤조티오펜, 디벤조퓨란, 페논티아진, 트리페닐아민, 트리페닐포스핀, 인돌, 벤조티오펜, 벤조퓨란, 나프탈렌, 안트라센 및 페난트렌과 같이 공유결합으로 연결된 고리형 화합물 또는 다중고리 화합물을 포함하는 기(group)일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, A1, A2는 하기 화학식으로 이루어진 군, 또는 알켄, 벤젠, 티오펜 및 퓨란으로 이루어진 군에서 각각 독립적으로 선 택된 기(group)일 수 있다.
A1, A2는 본 발명의 전자받게에 해당하는 부분이다. 공유결합된(conjugated) 이 들 두 개의 전자받게 그룹은 이좌배위자 리간드(ambidentate ligand)로써 작용하여 염료감응 태양 전지의 광전 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명인 유기염료는 유기 염료 구조 전체에 공유결합을 형성하여, 전자주게(electron donor) 에서 전자받게(electron acceptor)로 그리고, 이산화티타늄(TiO2)전극으로까지 전자의 흐름성을 향상시켜 광효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 전술한 전자받게 구조는 수소결합이 가능한 산성인 수소를 적어도 하나 포함할 수 있다. 수소결합이 가능한 산성인 수소는 TiO2와 같은 반도체 산화물과 결합하여 제1전극인 투명 전도성 산화물 전극으로 전자를 전달할 수 있다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 설명하고자 한다. 다만, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다.
본 발명의 비교예 및 실시예는 양자화학 계산 프로그램인 Gaussian 03 프로그램을 TD-DFT in ethanol solvent 모드로 구동하여 얻어진 시뮬레이션 결과물을 도시한 것이다.
비교예
1.
전자주게의
갯수에
따른 흡광도의 비교
도2는 1개의 전자주게만을 가진 유기 염료와 2개의 전자주게를 가진 유기염료를 양자화학적 시뮬레이션을 통해 흡광스펙트럼을 비교한 것이다.
전자주게를 하나만 가지고 있는 유기염료의 흡광도가 약 4500(단위부탁 드립니다)인 반면, 2개의 전자주게를 가진 유기염료의 흡광도는 6600(단위)로 보다 우수한 특성을 나타내고 있는 것을 확인할 수 있다.
실험예
1. 유기염료 모델의 흡광도
상기에 예시한 전자주게 및 전자받게를 도입하여 시뮬레이션으로 완성한 유기화합물에 대하여 파장에 따른 흡광도를 양자화학적 계산에 의한 그래프로 도3 및도4에 나타내었다. 표 1은 도3 및 도4에 나타나있는 유기염료 모델에 사용된 주요 그룹 및 각 스펙트럼에 따른 흡광도를 나타낸다.
[표1]
표 1, 도3및 도4에 나타난 바와 같이, 2개의 전자주게 및 2개의 전자받게를 갖는 유기염료들은 전자주게가 하나인 비교예 1의 유기염료의 흡광도가 4500(단위)인 것에 비교하여, 흡광도 6000~7000(단위)의 우수한 결과를 나타내고 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
도 1a 및 도 1b은 종래 기술의 일 실시예에 따른 염료 감응 태양전지의 개략적 구조(도 1a) 및 동작 원리 개념도(도 1b).
도 2는 1개의 전자주게만을 가진 유기염료와 2개의 전자주게를 가진 유기염료의 흡광 스펙트럼의 양자화학적 계산 비교 데이터.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 시뮬레이션된 유기염료의 모형과 양자화학적 계산에 의한 염료 감응 태양 전지의 파장에 대한 흡광 스펙트럼.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 시뮬레이션된 유기염료의 모형과 양자화학적 계산에 의한 염료 감응 태양 전지의 파장에 대한 흡광 스펙트럼.
Claims (7)
- 하기 화학식 1로 표시되는 태양전지용 유기염료.[화학식 1]
상기 화학식 1에서,Y는 공유결합으로 이루어진 선형(alkene) 또는 고리형태(benzene)의 뒤틀림 효과(steric effect)를 갖는 기(group)이고;D1 및 D2 공유결합으로 연결된 고리형 화합물 또는 다중고리 화합물을 포함하는 기(group)이고;A1 및 A2는 공유결합으로 연결된 선형 또는 고리형 화합물로서, 수소결합이 가능한 산성기를 포함하는 기이고;D1 및 D2, A1 및 A2는 Y에 공유결합으로 연결된다. - 제 1항에 있어서,상기 Y는 하기 화합물들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 태 양 전지용 유기염료.
- 제 1항에 있어서,상기 D1, D2는 하기 화합물들로 이루어진 군에서 각각 독립적으로 선택된 기인 것을 특징으로 하는 태양전지용 유기염료.
- 제 1항에 있어서,상기 A1, A2는 하기 화학식으로 이루어진 군 또는 알켄, 벤젠, 티오펜 및 퓨란으로 이루어진 군에서 각각 독립적으로 선택된 기인 것을 특징으로 하는 태양전지용 유기염료.
- 제 1항에 있어서,상기 Y는 하기 화합물들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하고,
상기 D1, D2는 하기 화합물들로 이루어진 군에서 각각 독립적으로 선택된 기(group)인 것을 특징으로 하고,
상기 A1, A2는 하기 화학식으로 이루어진 군에서 각각 독립적으로 선택된 기인 것을 특징으로 하는 태양전지용 유기염료.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 태양전지용 염료 화합물로 담지시킨 산화물 반도체 미립자를 포함하는 염료증감 광전변환소자.
- 제6항에 따른 염료증감 광전변환소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090088572A KR20110030909A (ko) | 2009-09-18 | 2009-09-18 | 공유 연결기를 가지는 이좌배위자 염료감응 태양전지용 유기염료 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090088572A KR20110030909A (ko) | 2009-09-18 | 2009-09-18 | 공유 연결기를 가지는 이좌배위자 염료감응 태양전지용 유기염료 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110030909A true KR20110030909A (ko) | 2011-03-24 |
Family
ID=43936282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090088572A KR20110030909A (ko) | 2009-09-18 | 2009-09-18 | 공유 연결기를 가지는 이좌배위자 염료감응 태양전지용 유기염료 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20110030909A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013069242A1 (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-16 | 出光興産株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子 |
| KR20150060183A (ko) * | 2013-11-26 | 2015-06-03 | 한국화학연구원 | 비스이소벤조퓨란디오닐안트라센 화합물, 이의 제조방법 및 이를 이용하는 유기 절연막 |
| US9187439B2 (en) | 2011-09-21 | 2015-11-17 | Inception Orion, Inc. | Tricyclic compounds useful as neurogenic and neuroprotective agents |
-
2009
- 2009-09-18 KR KR1020090088572A patent/KR20110030909A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9187439B2 (en) | 2011-09-21 | 2015-11-17 | Inception Orion, Inc. | Tricyclic compounds useful as neurogenic and neuroprotective agents |
| WO2013069242A1 (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-16 | 出光興産株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子 |
| KR20150060183A (ko) * | 2013-11-26 | 2015-06-03 | 한국화학연구원 | 비스이소벤조퓨란디오닐안트라센 화합물, 이의 제조방법 및 이를 이용하는 유기 절연막 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Carella et al. | Research progress on photosensitizers for DSSC | |
| Błaszczyk | Strategies to improve the performance of metal-free dye-sensitized solar cells | |
| Ludin et al. | Review on the development of natural dye photosensitizer for dye-sensitized solar cells | |
| Nogueira et al. | Electron transfer dynamics in dye sensitized nanocrystalline solar cells using a polymer electrolyte | |
| Grätzel | Recent advances in sensitized mesoscopic solar cells | |
| Hua et al. | Significant improvement of dye-sensitized solar cell performance using simple phenothiazine-based dyes | |
| Velusamy et al. | Organic dyes incorporating low-band-gap chromophores for dye-sensitized solar cells | |
| Mor et al. | High-efficiency forster resonance energy transfer in solid-state dye sensitized solar cells | |
| Zhang et al. | Solid‐state dye‐sensitized solar cells with conjugated polymers as hole‐transporting materials | |
| Ning et al. | Improvement of dye-sensitized solar cells: what we know and what we need to know | |
| Bonomo et al. | Beneficial effect of electron-withdrawing groups on the sensitizing action of squaraines for p-type dye-sensitized solar cells | |
| Mishra et al. | A Thiophene‐Based Anchoring Ligand and Its Heteroleptic Ru (II)‐Complex for Efficient Thin‐Film Dye‐Sensitized Solar Cells | |
| Venkatesan et al. | Indoor dye-sensitized solar cells with efficiencies surpassing 26% using polymeric counter electrodes | |
| Pallikkara et al. | Efficient charge collection of photoanodes and light absorption of photosensitizers: A review | |
| Roy et al. | Realization of poly (methyl methacrylate)-encapsulated solution-processed carbon-based solar cells: an emerging candidate for buildings’ comfort | |
| Mehmood et al. | Co-sensitization of TiO2-MWCNTs hybrid anode for efficient dye-sensitized solar cells | |
| Jasim et al. | Henna (Lawsonia inermis L.) dye-sensitized nanocrystalline titania solar cell | |
| Krishna et al. | Solution processed aligned ZnO nanowires as anti-reflection and electron transport layer in organic dye-sensitized solar cells | |
| Lee et al. | Triphenylamine-based tri-anchoring organic dye with enhanced electron lifetime and long-term stability for dye sensitized solar cells | |
| Yan et al. | Effect of triphenylethylene analogues on the performance of carbazole-based dye-sensitized solar cells | |
| Chen et al. | Anthracene organic sensitizer with dual anchors for efficient and robust dye-sensitized solar cells | |
| Güzel et al. | Photosystem (PSII)-based hybrid nanococktails for the fabrication of BIO-DSSC and photo-induced memory device | |
| Chauhan | Scanning prevalent technologies to promote scalable devising of DSSCs: An emphasis on dye component precisely with a shift to ambient algal dyes | |
| Chenab et al. | Replacing naphthalene with anthracene π-bridge improves efficiency of D-π-A triphenylamine dyes-based dye-sensitized solar cells | |
| Shi et al. | Effect of carboxyl anchoring groups in asymmetric zinc phthalocyanine with large steric hindrance on the dye-sensitized solar cell performance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |