KR20190107866A - Organic dyes, compositions and dye-sensitized solar cell - Google Patents

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KR20190107866A
KR20190107866A KR1020180029150A KR20180029150A KR20190107866A KR 20190107866 A KR20190107866 A KR 20190107866A KR 1020180029150 A KR1020180029150 A KR 1020180029150A KR 20180029150 A KR20180029150 A KR 20180029150A KR 20190107866 A KR20190107866 A KR 20190107866A
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Abstract

The present invention relates to an organic dye having improved stability to heat, light and water, to a composition comprising the same, and to a dye-sensitized solar cell and, more specifically, to an organic dye represented by chemical formula 1, to a composition comprising the same, and to a dye-sensitized solar cell. The chemical formula 1 is the same as defined in claim 1.

Description

유기염료, 이를 포함하는 조성물 및 염료감응 태양전지{ORGANIC DYES, COMPOSITIONS AND DYE-SENSITIZED SOLAR CELL}Organic dyes, compositions and dye-sensitized solar cells comprising the same {ORGANIC DYES, COMPOSITIONS AND DYE-SENSITIZED SOLAR CELL}

본 발명은, 유기염료, 이를 포함하는 조성물 및 염료감응 태양전지가 개시된다. The present invention discloses an organic dye, a composition comprising the same, and a dye-sensitized solar cell.

친환경 발전에 대한 관심이 커지면서 신재생 에너지 시장에서 태양전지 사업이 빠르게 성장하고 있다. 실리콘 태양전지의 경우 오랜 연구 개발을 통해 실리콘 태양전지 모듈의 가격인하 및 시판된 태양전지 제품 중 가장 높은 효율을 달성할 수 있다. With growing interest in environmentally friendly power generation, the solar cell business is growing rapidly in the renewable energy market. In the case of silicon solar cells, through the long research and development, the price reduction of silicon solar cell modules and the highest efficiency among commercial solar cell products can be achieved.

단순히 에너지를 생성하는 태양전지 모듈의 기능을 넘어서 다양한 실용화 제품에 적용되기 위해서는 실리콘 태양전지는 기술적 한계를 가지고 있다. 실리콘 태양전지는 태양 입사각에 따라 급격한 효율 감소가 나타나므로, 실외 지붕에만 모듈 적용 가능하며, 다른 태양전지에 비교하여 고온에서 변환 효율이 낮아지는 특성이 있다. 또한, 투명하고 플렉시블 태양전지 제작이 어려움으로 실생활에 밀접한 제품 개발에 어려움이 있고, 이러한 문제점을 해결하고, 실생활에 밀접한 태양전지를 개발하기 위해 DSC(Dye-sensitized Solar Cell)에 대한 관심이 높아지고 있다. Silicon solar cells have technical limitations in order to be applied to various practical products beyond the function of solar cell modules that generate energy. Since the silicon solar cell shows a rapid decrease in efficiency according to the angle of incidence of the solar cell, the module can be applied only to an outdoor roof, and the conversion efficiency is lowered at high temperatures compared to other solar cells. In addition, due to the difficulty in manufacturing transparent and flexible solar cells, it is difficult to develop products that are closely related to real life, and interest in DSC (Dye-sensitized Solar Cell) is increasing to solve these problems and develop solar cells that are closely related to real life. .

DSC는 플렉시블하며 투명성 확보가 가능할 뿐만 아니라 저조도 실내용 조명아래에서 고효율 구현이 가능한 장점이 있어, 생활 밀착형 실내 태양전지로서 개발이 가능하다. 초기 (RuL2(μ-(CN)Ru(CN)L'2)2, (여기서, L은, 2,2' bipyridine-4,4'-dicarboxylic acid 및 L' is 2,2'-bipyridine이다) 염료를 시작으로, 대부분의 DSC용 염료들은 Ru(루테늄)을 기반으로 개발되고 있다(N3, N719, black dye 등). Ru 기반 염료들은 다른 염료에 비하여, 상대적으로 높은 효율을 보여주고 있으나(~9%), Ru은 가격이 비싸고, 낮은 안정성 및 합성이 까다로운 문제가 있으므로, 금속 프리(metal-free) 유기 염료를 이용한 고효율 및 안정한 유기 염료 개발에 대한 요구가 높아지고 있다. DSC is not only flexible and transparent, but also has the advantage of high efficiency under low-light indoor lighting, and can be developed as a close-type indoor solar cell. Initial (RuL 2 (μ- (CN) Ru (CN) L ' 2 ) 2 , where L is 2,2'bipyridine-4,4'-dicarboxylic acid and L 'is 2,2'-bipyridine Starting with dyes, most DSC dyes are being developed based on Ru (ruthenium) (N3, N719, black dye, etc.) Ru-based dyes show relatively high efficiencies compared to other dyes ( 9%), Ru is expensive, low stability and difficult to synthesize, there is a high demand for the development of high efficiency and stable organic dyes using metal-free organic dyes.

본 발명은, 염료감응 태양전지의 효율을 향상시키고, 열, 광 및 물(수)에 대한 안정성이 향상된 유기염료를 제공하는 것이다.The present invention is to improve the efficiency of the dye-sensitized solar cell, to provide an organic dye with improved stability to heat, light and water (water).

본 발명은, 본 발명에 의한 유기 염료를 포함하는 유기 염료 조성물을 제공하는 것이다.This invention provides the organic dye composition containing the organic dye by this invention.

본 발명은, 본 발명에 의한 유기염료를 포함하는 염료감응 태양전지를 제공하는 것이다.The present invention provides a dye-sensitized solar cell containing the organic dye according to the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따라, 하기의 화학식 1로 표시되는, 유기염료에 관한 것이다. According to one embodiment of the present invention, it relates to an organic dye represented by the following formula (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

(여기서, R1 내지 R10은, 각각, 수소, 할로겐, 아미드, 시아노, 하이드록실, 니트로, 아실, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐, 탄소수 1 내지 30의 알콕시, 탄소수 1 내지 30 알킬카보닐, 탄소수 2 내지 20 아릴 및 치환 또는 비치환된 카바졸에서 선택되고, (Wherein R 1 to R 10 are each hydrogen, halogen, amide, cyano, hydroxyl, nitro, acyl, C 1-30 alkyl, C 2-30 alkenyl, C 2-30 alkynyl, carbon number 1 to 30 alkoxy, 1 to 30 alkylcarbonyl, 2 to 20 aryl and substituted or unsubstituted carbazole,

R11 및 R12은, 각각, 수소, 할로겐, 아미드, 시아노, 하이드록실, 니트로, 아실, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐, 탄소수 1 내지 30의 알콕시, 탄소수 1 내지 30 알킬카보닐 및 탄소수 2 내지 20 아릴에서 선택되고, R 11 and R 12 each represent hydrogen, halogen, amide, cyano, hydroxyl, nitro, acyl, C 1-30 alkyl, C 2-30 alkenyl, C 2-30 alkynyl, C 1-30 Alkoxy, alkyl of 1 to 30 carbon atoms and aryl of 2 to 20 carbon atoms,

상기 Ar1은,

Figure pat00002
이고,Ar 1 is,
Figure pat00002
ego,

R13 내지 R14은, 각각, 수소, 할로겐, 아미드, 시아노, 하이드록실, 니트로, 아실, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐, 탄소수 2 내지 30의 알콕시, 탄소수 1 내지 30 알킬카보닐 또는 탄소수 2 내지 20 아릴이다.)R 13 to R 14 each represent hydrogen, halogen, amide, cyano, hydroxyl, nitro, acyl, C 1-30 alkyl, C 2-30 alkenyl, C 2-30 alkynyl and C 2-30 Alkoxy, C1-C30 alkylcarbonyl or C2-C20 aryl.)

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 화학식 1에서 According to an embodiment of the present invention, in formula 1

R1 내지 R10은 모두 수소가 아니며,R 1 to R 10 are not all hydrogen,

상기 치환 또는 비치환된 카바졸은,

Figure pat00003
이고, Ra 내지 Rd는, 수소, 할로겐, 아미드, 시아노, 하이드록실, 니트로, 아실, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐, 탄소수 2 내지 30의 알콕시 및 탄소수 1 내지 30 알킬카보닐에서 선택되는 것일 수 있다. The substituted or unsubstituted carbazole,
Figure pat00003
R a to R d are hydrogen, halogen, amide, cyano, hydroxyl, nitro, acyl, C 1-30 alkyl, C 2-30 alkenyl, C 2-30 alkynyl, C 2-30 It may be selected from alkoxy and alkyl carbonyl of 1 to 30 carbon atoms.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 알콕시는, -O-R로 표시되고, 상기 R은, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐 및 탄소수 2 내지 20 아릴에서 선택되는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the alkoxy is represented by -OR, and R is an alkyl of 1 to 30 carbon atoms, alkenyl of 2 to 30 carbon atoms, alkynyl of 2 to 30 carbon atoms, and 2 to 20 aryl carbon atoms. It may be selected.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 알콕시는, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥실옥시, 헵실옥시, 옥틸옥시, 노닐옥시, 데실옥시, 운데실옥시, 도데실옥시, 트리데실옥시, 테트라데실옥시,펜타데실옥시, 헥사데실옥시, 헵타데실옥시, 옥타데실옥시, 노나데실옥시, 에이코사닐옥시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, 2-에틸헥실옥시, 2-메틸헵틸옥시, 2-프로필부틸옥시, 벤질옥시, 메틸벤질옥시 및 이들의 이성질체에서 선택되는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the alkoxy is methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentoxy, hexyloxy, hepyloxy, octyloxy, nonyloxy, decyloxy, undecyloxy, Dodecyloxy, tridecyloxy, tetradecyloxy, pentadecyloxy, hexadecyloxy, heptadecyloxy, octadecyloxy, nonadecyloxy, eicosanyloxy, pentyloxy, hexyloxy, 3,3-dimethylbutyloxy, 2-ethylbutyloxy, 2-ethylhexyloxy, 2-methylheptyloxy, 2-propylbutyloxy, benzyloxy, methylbenzyloxy, and isomers thereof.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유기 염료는, 하기의 화학식 2 내지 3에서 선택되는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the organic dye may be selected from the following Chemical Formulas 2 to 3.

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00004
Figure pat00004

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00005
Figure pat00005

(여기서, Ra 내지 Rd는, 수소, 할로겐, 아미드, 시아노, 하이드록실, 니트로, 아실, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐, 탄소수 2 내지 30의 알콕시 및 탄소수 1 내지 30 알킬카보닐에서 선택되고,Here, R a to R d are hydrogen, halogen, amide, cyano, hydroxyl, nitro, acyl, C 1-30 alkyl, C 2-30 alkenyl, C 2-30 alkynyl, C 2 -C Selected from alkoxy of 30 and alkylcarbonyl having 1 to 30 carbon atoms,

R 내지 R'는, 각각, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐 및 탄소수 2 내지 20 아릴에서 선택된다.)R to R 'are each selected from alkyl having 1 to 30 carbon atoms, alkenyl having 2 to 30 carbon atoms, alkynyl having 2 to 30 carbon atoms and aryl having 2 to 20 carbon atoms.)

본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 유기염료 중 1종 이상; 을 포함하는, 유기염료 조성물에 관한 것이다. According to one embodiment of the present invention, one or more of the organic dyes according to the present invention; It relates to an organic dye composition comprising.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 조성물은, 공-흡착제;를 더 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the composition may further include a co-adsorbent.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 조성물은, 금속 산화물;을 더 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the composition may further include a metal oxide.

본 발명의 일 실시예에 따라, 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 형성된 광흡수층; 및 상기 광흡수층 상에 형성된 제2 전극; 을 포함하고, 상기 광흡수층은, 금속 산화물; 및 본 발명에 의한 유기염료 또는 본 발명에 의한 조성물;을 포함하는 것인, 염료감응 태양전지에 관한 것이다. According to one embodiment of the invention, the first electrode; A light absorption layer formed on the first electrode; And a second electrode formed on the light absorbing layer; It includes, The light absorption layer, Metal oxide; It relates to a dye-sensitized solar cell comprising, and an organic dye according to the present invention or a composition according to the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 금속 산화물은, Ti, Zr, Sr, Zn, In, Yr, La, V, Mo, W, Sn, Nb, Mg, Al, Y, Sc, Sm 및 Ga으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the metal oxide is Ti, Zr, Sr, Zn, In, Yr, La, V, Mo, W, Sn, Nb, Mg, Al, Y, Sc, Sm and Ga It may be to include one or more selected from the group consisting of.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 광흡수층은, 다공성 필름 형태의 금속 산화물 필름을 포함하는 것이고, 상기 조성물의 코팅, 함침 또는 이 둘에 의해 상기 금속 산화물 필름의 적어도 일부분에 형성된 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the light absorption layer may include a metal oxide film in the form of a porous film, and may be formed on at least a portion of the metal oxide film by coating, impregnation, or both of the composition.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 금속 산화물은, 1 nm 내지 1000 nm 크기를 갖는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the metal oxide may have a size of 1 nm to 1000 nm.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 광흡수층은, 투명하고, 10 ㎛ 이하의 두께를 갖는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the light absorption layer may be transparent and have a thickness of 10 μm or less.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에, 전해질;을 더 포함하고, 상기 전해질은, 이온성 액체 전해질 또는 액체 전해질을 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, between the first electrode and the second electrode, an electrolyte; further comprising, the electrolyte may include an ionic liquid electrolyte or a liquid electrolyte.

본 발명의 일 실시예에 따라, 제1 전극을 준비하는 단계; 상기 제2 전극을 준비하는 단계; 및 상기 제1 전극에 광흡수층을 배치하는 단계;를 포함하고, 상기 광흡수층은, 금속 산화물; 및 본 발명의 유기염료 또는 본 발명의 조성물;을 포함하는 것인, 염료감응 태양전지의 제조방법에 관한 것이다. According to one embodiment of the invention, preparing a first electrode; Preparing the second electrode; And disposing a light absorption layer on the first electrode, wherein the light absorption layer comprises: a metal oxide; And it relates to a method of manufacturing a dye-sensitized solar cell comprising; and an organic dye of the present invention or a composition of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 광흡수층은, 상기 금속 산화물 필름의 적어도 일부분에 조성물의 코팅, 함침 또는 이 둘에 의해 형성된 것일 수 있다.According to one embodiment of the invention, the light absorption layer, may be formed by coating, impregnation or both of the composition on at least a portion of the metal oxide film.

본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명은, 열, 광 및 물(수) 안정성이 향상되고, 저조도 고효율 유기염료를 제공하고, 이를 이용하여 효율 및 안정성이 향상된 염료감응태양전지를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은, 금속 프리(Metal-free)한 유기염료로써 기존의 금속 염료, 예를 들어, Ru 기반의 염료보다 성능 및 가격 경제성을 향상시킬 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the present invention can provide a dye-sensitized solar cell having improved thermal, light and water (water) stability, and providing a low-light, high-efficiency organic dye. have. In addition, the present invention, as a metal-free organic dye (metal-free) can improve the performance and cost-effectiveness than conventional metal dyes, for example, Ru-based dyes.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 평가예 2의 열 안정성 평가에 의한 이온성 액체 전해질의 광전지의 효율 변화 및 광 파라미터 변화(70℃ 암실 조건)를 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 평가예 2의 광 안정성 평가에 의한 AM 1.5 조도 시간에 따른 유기염료의 정규화된 UV 흡수(Normalized UV absorbance) 변화를 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따라, AM 1.5 광 에이징(light ageing)에 따른 ID1 염료와 RK-2 염료의 FT-IR 스펙트라 변화(0h, 2h)를 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 평가예 2의 물(수) 안정성에 의한 유기염료가 흡착된 필름을 물이 포함된 용액에 담갔을 때 시간에 따른 정규화된 UV 흡수의 변화를 나타낸 것이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 유기염료의 물 안정성에 대한 메커니즘을 나타낸 것이다.
FIG. 1 shows the change in efficiency and the light parameter of a photovoltaic cell of an ionic liquid electrolyte according to the thermal stability evaluation of Evaluation Example 2 (70 ° C dark room conditions) according to an embodiment of the present invention.
Figure 2, according to an embodiment of the present invention, shows the normalized UV absorbance (Normalized UV absorbance) change of the organic dye according to the AM 1.5 roughness time by the light stability evaluation of Evaluation Example 2.
FIG. 3 shows FT-IR spectra changes (0h, 2h) of ID1 dye and RK-2 dye according to AM 1.5 light aging according to one embodiment of the present invention.
Figure 4, according to an embodiment of the present invention, the change in normalized UV absorption over time when the film containing the organic dye adsorbed by the water (water) stability of Evaluation Example 2 is immersed in a solution containing water It is shown.
Figure 5, according to an embodiment of the present invention, shows the mechanism for the water stability of the organic dye according to the present invention.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, various changes may be made to the embodiments so that the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It is to be understood that all changes, equivalents, and substitutes for the embodiments are included in the scope of rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of description and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components regardless of reference numerals will be given the same reference numerals and duplicate description thereof will be omitted. In the following description of the embodiment, when it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and / or components of the described systems, structures, devices, circuits, etc. may be combined or combined in a different form than the described method, or other components. Or even if replaced or substituted by equivalents, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are within the scope of the following claims.

본 발명은, 유기염료에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유기염료는, 트리아릴아민 전자 주개(donor)와 디티에노티오펜계 π-브릿지(π-bridge)로 이루어지고, 열광수 안정성 및 효율이 개선된 금속-프리 유기염료를 제공할 수 있다. The present invention relates to an organic dye, and according to an embodiment of the present invention, the organic dye is composed of a triarylamine electron donor and a dithienothiophene-based π-bridge, It is possible to provide a metal-free organic dye having improved hot water stability and efficiency.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유기염료는 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물에서 선택될 수 있다. According to one embodiment of the invention, the organic dye may be selected from compounds represented by the following formula (1).

[화학식 1] [Formula 1]

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, R1 내지 R10은, 각각, 수소, 할로겐, 아미드, 시아노, 하이드록실, 니트로, 아실, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐, 탄소수 1 내지 30의 알콕시, 탄소수 1 내지 30 알킬카보닐, 탄소수 2 내지 20 아릴 및 치환 또는 비치환된 카바졸에서 선택될 수 있다.Here, R 1 to R 10 are each hydrogen, halogen, amide, cyano, hydroxyl, nitro, acyl, C 1-30 alkyl, C 2-30 alkenyl, C 2-30 alkynyl, C 1 It may be selected from alkoxy having 30 to 30, alkylcarbonyl having 1 to 30 carbon atoms, aryl having 2 to 20 carbon atoms and substituted or unsubstituted carbazole.

바람직하게는, R1 내지 R10은 모두 수소가 아니며, 이는, 도너에 작용기를 도입함에 따라 효율변화와 안정성을 증가시킬 수 있다. Preferably, R 1 to R 10 are not all hydrogen, which may increase efficiency change and stability as a functional group is introduced into the donor.

상기 알콕시는, -O-R로 표시되고, 상기 R은, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐 및 탄소수 2 내지 20 아릴에서 선택될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 알콕시는, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부록시, 펜톡시, 헥실옥시, 헵실옥시, 옥틸옥시, 노닐옥시, 데실옥시, 운데실옥시, 도데실옥시, 트리데실옥시, 테트라데실옥시,펜타데실옥시, 헥사데실옥시, 헵타데실옥시, 옥타데실옥시, 노나데실옥시, 에이코사닐옥시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, 2-에틸헥실옥시, 2-메틸헵틸옥시, 2-프로필부틸옥시, 벤질옥시, 메틸벤질옥시 및 이들의 이성질체에서 선택될 수 있다. The alkoxy is represented by -O-R, and R may be selected from 1 to 30 alkyl, 2 to 30 alkenyl, 2 to 30 alkynyl and 2 to 20 aryl. More specifically, the alkoxy is methoxy, ethoxy, propoxy, appendix, pentoxy, hexyloxy, hepyloxy, octyloxy, nonyloxy, decyloxy, undecyloxy, dodecyloxy, tri Decyloxy, tetradecyloxy, pentadecyloxy, hexadecyloxy, heptadecyloxy, octadecyloxy, nonadecyloxy, eicosanyloxy, pentyloxy, hexyloxy, 3,3-dimethyl Butyloxy, 2-ethylbutyloxy, 2-ethylhexyloxy, 2-methylheptyloxy, 2-propylbutyloxy, benzyloxy, methylbenzyloxy and isomers thereof.

상기 치환 또는 비치환된 카바졸은,

Figure pat00007
이고,The substituted or unsubstituted carbazole,
Figure pat00007
ego,

Ra 내지 Rd는, 수소, 할로겐, 아미드, 시아노, 하이드록실, 니트로, 아실, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐, 탄소수 2 내지 30의 알콕시 및 탄소수 1 내지 30 알킬카보닐에서 선택될 수 있다. R a to R d are hydrogen, halogen, amide, cyano, hydroxyl, nitro, acyl, C1-C30 alkyl, C2-C30 alkenyl, C2-C30 alkynyl, C2-C30 alkoxy And it may be selected from alkyl carbonyl having 1 to 30 carbon atoms.

상기 R11 및 R12은, 각각, 수소, 할로겐, 아미드, 시아노, 하이드록실, 니트로, 아실, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐, 탄소수 1 내지 30의 알콕시, 탄소수 1 내지 30 알킬카보닐 및 탄소수 2 내지 20 아릴에서 선택될 수 있다. R 11 and R 12 each represent hydrogen, halogen, amide, cyano, hydroxyl, nitro, acyl, C 1-30 alkyl, C 2-30 alkenyl, C 2-30 alkynyl and C 1 -C And alkoxy of 30, alkyl of 1 to 30 carbon atoms and aryl of 2 to 20 carbon atoms.

상기 Ar1은,

Figure pat00008
이며, 이러한 Ar1의 도입으로 디티에노티오펜계 π-bridge는, 상기 전자 주개와 콘주게이트된 디티에노[3,2-b;2',3''-d]티오펜(dithieno[3,2-b;2',3''-d]thiophene, DTT)계 π-브릿지(π-bridge)를 형성할 수 있다. 이는, 강한 안정성과 정공 이동도(hole mobility) 능력에 의해서 안정성이 강화된 저조도 고효율(PCE) 염료를 형성할 수 있다. Ar 1 is,
Figure pat00008
With the introduction of Ar 1 The dithienothiophene-based? -Bridge is a dithieno [3,2-b; 2 ', 3''-d] thiophene conjugated with the electron donor (dithieno [3,2-b; 2', 3 ''-d] thiophene (DTT) -based π-bridge can be formed. This can form a low light high efficiency (PCE) dye having enhanced stability by strong stability and hole mobility ability.

상기 Ar1에서 R13 내지 R14은, 각각, 수소, 할로겐, 아미드, 시아노, 하이드록실, 니트로, 아실, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐, 탄소수 2 내지 30의 알콕시, 탄소수 1 내지 30 알킬카보닐 또는 탄소수 2 내지 20 아릴일 수 있다. R 13 to R 14 in Ar 1 are each hydrogen, halogen, amide, cyano, hydroxyl, nitro, acyl, C 1-30 alkyl, C 2-30 alkenyl, C 2-30 alkynyl, It may be alkoxy having 2 to 30 carbon atoms, alkyl carbonyl having 1 to 30 carbon atoms or aryl having 2 to 20 carbon atoms.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유기 염료는, 하기의 화학식 2 내지 3에서 선택될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the organic dye may be selected from the following Chemical Formulas 2 to 3.

[화학식 2] [Formula 2]

Figure pat00009
Figure pat00009

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00010
Figure pat00010

여기서, Ra 내지 Rd는, 수소, 할로겐, 아미드, 시아노, 하이드록실, 니트로, 아실, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐, 탄소수 2 내지 30의 알콕시 및 탄소수 1 내지 30 알킬카보닐에서 선택되고, R 내지 R'는, 각각, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐 및 탄소수 2 내지 20 아릴에서 선택될 수 있다.Here, R a to R d are hydrogen, halogen, amide, cyano, hydroxyl, nitro, acyl, C 1-30 alkyl, C 2-30 alkenyl, C 2-30 alkynyl, C 2-30 Is selected from alkoxy and C1-C30 alkylcarbonyl, and R to R 'are each selected from C1-C30 alkyl, C2-C30 alkenyl, C2-C30 alkynyl and C2-C20 aryl, respectively. Can be.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유기염료는, 광소자에 적용 가능한 염료이며, 예를 들어, 투명하고 유연한 광전극에 적용할 수 있다. 예를 들어, 염료감응 태양전지(Dye-sensitized Solar Cell)의 광양극(photoanode)으로 적용될 수 있다.According to one embodiment of the invention, the organic dye is a dye applicable to the optical device, for example, can be applied to a transparent and flexible photoelectrode. For example, it may be applied as a photoanode of a dye-sensitized solar cell.

본 발명은, 본 발명에 의한 유기 염료 중 1종 이상을 포함하는 유기염료 조성물에 관한 것이다. 상기 유기 염료는, 상기 언급한 바와 같고, 바람직하게는 상기 조성물은, 화학식 2 내지 3의 화합물 중 1종 이상을 포함할 수 있다. The present invention relates to an organic dye composition comprising at least one of the organic dyes according to the present invention. The organic dye is as mentioned above, and preferably the composition may include one or more of the compounds of the formulas (2) to (3).

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유기 염료는, 상기 조성물의 100 중량부에 대해 100 중량부 미만; 90 중량부 이하; 또는, 0.001 내지 80 중량부; 0.1 내지 50 중량부; 또는 0.1 내지 10 중량부인 것일 수 있다. 상기 함량 범위 내에 포함되면 반도체 산화물에 흡착, 코팅 등이 잘 이루어지고, 및 성능이 향상되고, 얇고 투명한 광활성 필름 및 이를 적용한 유연한 염료감응 태양전지를 제공할 수 있다. According to one embodiment of the invention, the organic dye is less than 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the composition; 90 parts by weight or less; Alternatively 0.001 to 80 parts by weight; 0.1 to 50 parts by weight; Or 0.1 to 10 parts by weight. When included in the content range, the adsorption, coating, etc. are well made on the semiconductor oxide, and the performance is improved, and a thin and transparent photoactive film and a flexible dye-sensitized solar cell using the same can be provided.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 조성물은, 적용 분야 또는 방법 등에 따라 용매, 첨가제 등을 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the composition may further include a solvent, an additive, and the like according to an application field or a method.

상기 용매는, 유기용매이며, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, n-프로판올, n-부탄올 또는 tert-부탄올 등과 같은 알코올류; 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등과 같은 탄화수소류; 디에틸 에테르, 디이소프로필 에테르, 테트라하이드로퓨란(THF) 등과 같은 에테르류; 에틸렌 글리콜 모노메틸, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등과 같은 글리콜 에테르류; 아세톤 등과 같은 케톤류; 트리클로로에틸렌(trichloroethylene), 1,2-디클로로에탄(1,2-dichloroethane), 테트라클로로메탄(tetrachloromethane), 클로로포름, 디클로로메탄(DCM) 등과 같은 염화탄화수소류; 및 아세트아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈(NMP), 디메틸-폼아미드(DMF) 등일 수 있다. The solvent is an organic solvent, alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, n-butanol or tert-butanol; Hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and the like; Ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether, tetrahydrofuran (THF) and the like; Glycol ethers such as ethylene glycol monomethyl, ethylene glycol dimethyl ether, and the like; Ketones such as acetone and the like; Chloride chlorides such as trichloroethylene, 1,2-dichloroethane, tetrachloromethane, chloroform, dichloromethane (DCM), and the like; And acetamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone (NMP), dimethyl-formamide (DMF) and the like.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 조성물은, 공-흡착제를 더 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로, 탄소나노튜브, 그래핀, 카본블랙, 데옥시콜린산, 데히드로데옥스콜린산, 케노데옥시콜린산, 콜린산 메틸 에스테르, 콜린산 나트륨염, 크라운 에테르, 시클로덱스트린, 칼릭사렌, 폴리에틸렌옥시드 등을 포함할 수 있다. 상기 공-흡착제는, 상기 유기염료 100 중량부에 대해 10 내지 200 중량부로 포함될 수 있다. According to one embodiment of the invention, the composition may further comprise a co-adsorbent, more specifically, carbon nanotubes, graphene, carbon black, deoxycholic acid, dehydrodeoxoxic acid, ke Nodeoxycholine acid, choline acid methyl ester, sodium choline salt, crown ether, cyclodextrin, calixarene, polyethylene oxide and the like. The co-adsorbent may be included in an amount of 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic dye.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 조성물은, 반도체 미립자를 더 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 반도체 미립자는, 금속 및 금속 화합물이며, 상기 금속 화합물은, 산화물, 질화물, 합금 등일 수 있다. 보다 구체적으로, Ti, Zr, Sr, Zn, In, Yr, La, V, Mo, W, Sn, Nb, Mg, Al, Y, Sc, Sm 및 Ga으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속, 이의 산화물 또는 이의 합금일 수 있다. 상기 반도체 미립자는, 상기 유기염료 100 중량부에 대해 10 내지 300 중량부로 포함될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the composition may further include semiconductor fine particles, for example, the semiconductor fine particles may be a metal and a metal compound, and the metal compound may be an oxide, a nitride, an alloy, or the like. . More specifically, at least one metal selected from the group consisting of Ti, Zr, Sr, Zn, In, Yr, La, V, Mo, W, Sn, Nb, Mg, Al, Y, Sc, Sm and Ga, and Oxide or alloys thereof. The semiconductor fine particles may be included in 10 to 300 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic dye.

상기 반도체 미립자의 평균 입경은, 상기 반도체 미립자의 평균 입경은, 1 nm 내지 1000 nm; 1 nm 내지 500 nm; 또는 1 nm 내지 200 nm일 수 있다.The average particle diameter of the semiconductor fine particles, The average particle diameter of the semiconductor fine particles, 1 nm to 1000 nm; 1 nm to 500 nm; Or 1 nm to 200 nm.

본 발명은, 염료감응 태양전지에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 염료감응 태양전지는, 본 발명에 의한 유기염료를 적용하여 안정성 및 효율이 향상된 박막형 염료감응 태양전지를 제공할 수 있다. The present invention relates to a dye-sensitized solar cell, and according to an embodiment of the present invention, the dye-sensitized solar cell provides a thin film-type dye-sensitized solar cell having improved stability and efficiency by applying the organic dye according to the present invention. Can be.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 염료감응 태양전지는, 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 형성된 광흡수층; 및 상기 광흡수층 상에 형성된 제2 전극;을 포함할 수 있다. According to one embodiment of the invention, the dye-sensitized solar cell, the first electrode; A light absorption layer formed on the first electrode; And a second electrode formed on the light absorption layer.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 전극은, 광전극이며, 투명기판 및 전도성 금속 산화막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인듐 틴 옥사이드(ITO), 플루오린 틴 옥사이드(FTO), ZnO-(Ga2O3 또는 Al2O3), 주석계 산화물, 안티몬 틴 옥사이드(ATO), 산화아연(ZnO) 등일 수 있다. 상기 전도성 금속 산화막은 투명기판 상에 형성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first electrode may be a photoelectrode, and may include a transparent substrate and a conductive metal oxide layer. For example, indium tin oxide (ITO), fluorine tin oxide (FTO), ZnO- (Ga 2 O 3 or Al 2 O 3 ), tin oxide, antimony tin oxide (ATO), zinc oxide (ZnO), etc. Can be. The conductive metal oxide film may be formed on a transparent substrate.

상기 투명기판은, 유리 또는 플라스틱일 수 있으며, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 트리아세틸셀룰로오스 등을 들 수 있다.The transparent substrate may be glass or plastic, and examples thereof include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polypropylene, polyimide, and triacetyl cellulose.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제2 전극은, 투명기판, 투명 전극 및/또는 촉매 전극를 포함할 수 있으며, 상기 투명전극은 투명기판 상에 형성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the second electrode may include a transparent substrate, a transparent electrode and / or a catalyst electrode, and the transparent electrode may be formed on the transparent substrate.

상기 투명전극은, 상기 투명 기판 상에 형성되고, 인듐 틴 옥사이드, 플루오르 틴 옥사이드, 안티몬 틴 옥사이드, 산화아연, 산화주석, ZnO-(Ga2O3 또는 Al2O3) 등의 투명 물질로 이루어질 수 있다. 상기 투명기판은, 상기 제1 전극(110)에서 언급한 바와 같고, 상기 제1 전극과 동일하거나 또는 상이할 수 있다.The transparent electrode is formed on the transparent substrate and is made of a transparent material such as indium tin oxide, fluorine oxide, antimony tin oxide, zinc oxide, tin oxide, ZnO- (Ga 2 O 3 or Al 2 O 3 ), and the like. Can be. The transparent substrate is the same as the first electrode 110, and may be the same as or different from the first electrode.

상기 촉매전극은, 상기 투명기판 또는 투명전극 상에 형성되고, 산화-환원 쌍(redox couple)을 활성화시키는 역할을 하는 것으로, 백금(Pt), 금(Au), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 탄소(C), 산화티탄(TiO2) 및 전도성 고분자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The catalyst electrode is formed on the transparent substrate or the transparent electrode, and serves to activate a redox couple, and includes platinum (Pt), gold (Au), ruthenium (Ru), and palladium (Pd). ), Rhodium (Rh), iridium (Ir), osmium (Os), carbon (C), titanium oxide (TiO 2 ) and may include one or more selected from the group consisting of conductive polymers.

본 발명의 일 실시예에 따라, 광흡수층은, 제1 전극 상에 형성되고, 반도체 미립자 및 본 발명에 의한 유기염료 또는 조성물을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the light absorption layer is formed on the first electrode, and may include the semiconductor fine particles and the organic dye or the composition according to the present invention.

상기 반도체 미립자는, 금속 및 금속 화합물이며, 상기 금속 화합물은, 산화물, 질화물, 합금 등일 수 있다. 보다 구체적으로, Ti, Zr, Sr, Zn, In, Yr, La, V, Mo, W, Sn, Nb, Mg, Al, Y, Sc, Sm, In, Ta, V 및 Ga으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속, 이의 산화물 또는 이의 합금일 수 있으며, 바람직하게는 금속 산화물일 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 산화물은, 산화티탄(TiO2), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 산화니오브(Nb2O5), 산화티탄스트론튬(TiSrO3) 등일 수 있다. The semiconductor fine particles are metals and metal compounds, and the metal compounds may be oxides, nitrides, alloys, and the like. More specifically, selected from the group consisting of Ti, Zr, Sr, Zn, In, Yr, La, V, Mo, W, Sn, Nb, Mg, Al, Y, Sc, Sm, In, Ta, V and Ga It may be one or more metals, oxides thereof or alloys thereof, preferably metal oxides. For example, the metal oxide may be titanium oxide (TiO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), titanium strontium oxide (TiSrO 3 ), or the like.

상기 반도체 미립자의 평균 입경은, 1 nm 내지 1000 nm; 1 nm 내지 500 nm; 또는 1 nm 내지 200 nm일 수 있다. The average particle diameter of the semiconductor fine particles is 1 nm to 1000 nm; 1 nm to 500 nm; Or 1 nm to 200 nm.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 광흡수층은, 반도체 미립자로 이루어진 다공성 필름 형태를 포함하고, 상기 필름의 적어도 일부분에 본 발명에 의한 유기염료 또는 조성물이 코팅, 함침 또는 이 둘에 의해 흡착(또는, 결합)된 것일 수 있다. 상기 코팅 및 함침은, 상기 필름의 기공, 표면 또는 이 둘에 유기염료 또는 조성물을 흡착시킬 수 있다. According to one embodiment of the invention, the light absorbing layer comprises a porous film form consisting of semiconductor fine particles, the organic dye or the composition according to the present invention to at least a portion of the film is coated, impregnated or adsorbed by both ( Or combined). The coating and impregnation may adsorb organic dyes or compositions to the pores, surfaces or both of the film.

상기 광흡수층은, 10 ㎛ 이하의 두께; 5 ㎛ 이하; 또는 4 ㎛ 이하; 또는 0.5 ㎛ 내지 3.5 ㎛를 갖는 것일 수 있다. 상기 두께 범위 내에 포함되면 투명하고 효율이 향상되고, 필링 오프(Peeling off) 현상을 방지하여 플렉시블 태양전지를 제공할 수 있다. The light absorption layer has a thickness of 10 μm or less; 5 μm or less; Or 4 μm or less; Or 0.5 μm to 3.5 μm. When included in the thickness range, it is transparent and improves efficiency, and may prevent a peeling off phenomenon, thereby providing a flexible solar cell.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 전해질을 더 포함하고, 예를 들어, 상기 활성층 및 제2 전극 사이에 전해질이 주입될 수 있다. 상기 전해질은, 염료감응 태양전지에 적용 가능한 것이라면 제한 없이 적용될 수 있고, 바람직하게는 액체 전해질, 이온성 액체 전해질, 또는 이 둘을 포함하고, 예를 들어, 아이오딘(I2), 리튬아이오다이드 (LiI), 1-부틸-2-메틸 이미다졸리움 요오드(1-butyl-3-methyl imidazolium iodide), 1-알릴-3-메틸이미다졸리움 요오드(1-Allyl-3-methylimidazolium iodide), 1,3-디메틸이미다졸리움 요오드(1,3-Dimethylimidazolium iodide), 1-헥실-2,3-디메틸이미다졸리움 요오드(1-Hexyl-2,3-dimethylimidazolium iodide), 1-부틸-2,3-디메틸이미다졸리움 요오드(1-Butyl-2,3-dimethylimidazolium iodide), 1-도데실-3-메틸이미다졸리움 요오드(1-Dodecyl-3-methylimidazolium iodide), 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 요오드(1-Butyl-3-methylimidazolium iodide), 1,2-디메틸-3-프로필이미다졸리움 요오드(1,2-Dimethyl-3-propylimidazolium iodide; DMPII), 1-에틸-3-메틸이미다졸리움 요오드(1-Ethyl-3-methylimidazolium iodide), 1-헥실-3-메틸이미다졸리움 요오드(1-Hexyl-3-methylimidazolium iodide), 1-메틸-3-프로필이미다졸리움 요오드(1-Methyl-3-propylimidazolium iodide) 및 4-터트-부틸피리딘(4-tert-butylpyridine; TBP) 등일 수 있고, 메톡시 아세토나이트릴 (3-methoxyacetonitrile), 발레로니트릴, 아세토니트릴 등에 용해된 것을 적용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the electrolyte may further include an electrolyte between the first electrode and the second electrode, for example, an electrolyte may be injected between the active layer and the second electrode. The electrolyte may be applied without limitation as long as it is applicable to dye-sensitized solar cells, and preferably includes a liquid electrolyte, an ionic liquid electrolyte, or both, for example, iodine (I 2 ) and lithium iodine. Id (LiI), 1-butyl-2-methyl imidazolium iodide, 1-allyl-3-methylimidazolium iodide, 1-Allyl-3-methylimidazolium iodide, 1,3-dimethylimidazolium iodine (1,3-dimethylimidazolium iodide), 1-hexyl-2,3-dimethylimidazolium iodide (1-Hexyl-2,3-dimethylimidazolium iodide), 1-butyl-2, 3-dimethylimidazolium iodide (1-Butyl-2,3-dimethylimidazolium iodide), 1-dodecyl-3-methylimidazolium iodide (1-Dodecyl-3-methylimidazolium iodide), 1-butyl-3-methyl Imidazolium iodine (1-Butyl-3-methylimidazolium iodide), 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide (1,2-Dimethyl-3-propylimidazolium iodide; DMPII), 1-ethyl-3-methyl Midazolium iodine (1-Ethyl-3-methylimidazolium iodide), 1-hexyl-3-methylimidazolium iodide, 1-methyl-3-propylimidazolium iodine Methyl-3-propylimidazolium iodide) and 4-tert-butylpyridine (TPP), etc., and those dissolved in methoxy acetonitrile, valeronitrile, acetonitrile, etc. may be applied. Can be.

본 발명은, 염료감응 태양전지의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제조방법은, 제1 전극을 준비하는 단계; 제2 전극을 준비하는 단계; 및 제1 전극 및 제2 전극을 접합하여 사이에 전해질을 형성하는 단계; 를 포함할 수 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a dye-sensitized solar cell. According to an embodiment of the present invention, the method includes preparing a first electrode; Preparing a second electrode; And bonding the first electrode and the second electrode to form an electrolyte therebetween. It may include.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 전극을 준비하는 단계 및 상기 제2 전극을 준비하는 단계는, 상기 언급한 구성에 따라 코팅, 증착 등과 같은 본 발명의 기술 분야에서 적용되는 공정에 따라 제조될 수 있다. According to one embodiment of the invention, the step of preparing the first electrode and the step of preparing the second electrode, according to the process applied in the technical field of the present invention, such as coating, deposition, etc. according to the above-mentioned configuration Can be prepared.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 광전극 및 제2 전극 사이에 광흡수층을 배치하는 단계는, 상기 제1 전극 상에 광흡수층을 형성하거나 또는 광흡수층 필름을 준비하여 제1 전극 및 제2 전극 사이에 샌드위치 형태로 결합시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, disposing a light absorbing layer between the first photoelectrode and the second electrode, forming a light absorbing layer on the first electrode or preparing a light absorbing layer film to the first electrode and The second electrode may be bonded in the form of a sandwich.

상기 광흡수층은, 상기 반도체 미립자 필름의 적어도 일부분에 유기염료 또는 조성물의 코팅, 함침 또는 이 둘에 의해 형성된 것일 수 있다. The light absorbing layer may be formed by coating, impregnating, or both of an organic dye or a composition on at least a portion of the semiconductor particulate film.

상기 광흡수층은, 기재 또는 상기 제1 전극 상에 반도체 미립자 페이스트를 코팅하여 다공성 반도체 미립자 필름을 형성할 수 있다.The light absorption layer may form a porous semiconductor particulate film by coating a semiconductor particulate paste on a substrate or the first electrode.

상기 함침은, 유기염료 또는 조성물 내에 상기 반도체 미립자 필름을 담그어 함침시킬 수 있고, 상기 코팅은, 상기 반도체 미립자 필름의 적어도 일부분에 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 슬릿 다이 코팅, 바코팅, 스크린 코팅 등을 이용할 수 있다.The impregnation may be impregnated by immersing the semiconductor particulate film in an organic dye or composition, the coating comprising spin coating, spray coating, dip coating, slit die coating, bar coating, screen coating on at least a portion of the semiconductor particulate film. Etc. can be used.

본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위, 발명의 상세한 설명 및 첨부된 도면에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있다.Although the present invention will be described with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited thereto, and the present invention is not limited to the scope of the present invention as defined in the following claims, the detailed description of the invention, and the accompanying drawings. Various modifications and variations can be made in the present invention.

[스킴 1][Scheme 1]

Figure pat00011
Figure pat00011

[스킴 2][Scheme 2]

Figure pat00012
Figure pat00012

실시예 1Example 1

(E)-2-시아노-3-(5-(6-(5-((4-(디페닐아미노)페닐)에티닐)-3-헥실티오펜-2-일)디티에노[3,2-b:2',3'-d]티오펜-2-일)-4-헥실티오펜-2-일)아크릴산(TP-1)(E) -2-cyano-3- (5- (6- (5-((4- (diphenylamino) phenyl) ethynyl) -3-hexylthiophen-2-yl) dithieno [3 , 2-b: 2 ', 3'-d] thiophen-2-yl) -4-hexylthiophen-2-yl) acrylic acid (TP-1)

((E)-2-cyano-3-(5-(6-(5-((4-(diphenylamino)phenyl)ethynyl)-3-hexylthiophen-2-yl)dithieno[3,2-b:2',3'-d]thiophen-2-yl)-4-hexylthiophen-2-yl)acrylic acid) ((E) -2-cyano-3- (5- (6- (5-((4- (diphenylamino) phenyl) ethynyl) -3-hexylthiophen-2-yl) dithieno [3,2-b: 2 ' , 3'-d] thiophen-2-yl) -4-hexylthiophen-2-yl) acrylic acid)

Figure pat00013
(TP-1)
Figure pat00013
(TP-1)

스킴 1에 따라 제조된 π-브릿지와 도너 유닛 부분을 이용하고, 스킴 2에 따라 커플링 반응 및 축합 반응(condensation reaction)으로 염료 화합물을 제조하였다. Dye compounds were prepared by coupling and condensation reactions according to scheme 2, using the π-bridges and donor unit portions prepared according to scheme 1.

스킴 1의 화합물 EF-1(55 mg, 0.046 mmol) 및 시아노아세트산 (cyanoacetic acid, 15 mg, 0.185 mmol)을, 150 ml 플라스크 내에 넣고 혼합하였다. 용매(클로로포름 : 아세토니트릴 = 12 ml : 4 ml)을 상기 플라스크 내에 주입하였다. 피페리딘(piperidine, 15 mg, 0.185 mmol)을 천천히 첨가하였다. 혼합물은 밤새 환류(60~70℃) 조건에서 가열하였다. 상기 반응이 완료될 때, 상온에서 물을 부어 반응을 정지시켰다. 혼합 생성물을 클로로포름으로 추출하고 식염수(brine)로 세척하였다. 유기물층은, 감압 하에서 증발시키고, 처음에는 MC, 최종적으로 MC:MeOH:AcOH 혼합 용매(v/v/v=10:1:0.1)로 컬럼 크로마토그래피를 실시하여 정제하였다. 붉은 빛을 갖는 검은색 고체(60 mg, 99%)를 획득하였다. Compound EF-1 (55 mg, 0.046 mmol) and cyanoacetic acid (15 mg, 0.185 mmol) of Scheme 1 were placed in a 150 ml flask and mixed. Solvent (chloroform: acetonitrile = 12 ml: 4 ml) was injected into the flask. Piperidine (15 mg, 0.185 mmol) was added slowly. The mixture was heated at reflux overnight (60-70 ° C.). When the reaction was completed, the reaction was stopped by pouring water at room temperature. The mixed product was extracted with chloroform and washed with brine. The organic layer was evaporated under reduced pressure and purified by column chromatography at first with MC and finally with MC: MeOH: AcOH mixed solvent (v / v / v = 10: 1: 0.1). A black solid (60 mg, 99%) with a reddish light was obtained.

1H NMR (400 MHz, DMSO-d6/CDCl3 (v/v=1:1) δ (ppm): δδ 0.83 (br m, 6H), 1.31 (br m, 12H), 1.63 (br m, 4H), 2.74 (t, J=7.6 Hz, 2H), 2.81 (t, J=7.6, 2H), 6.90 (d, J=8.4, 2H), 7.04 (m, 5H), 7.09 (s, 1H), 7.27 (m, 6H), 7.42 (s, 1H), 7.62 (s, 1H), 7.67 (s, 1H), 7.69 (s, 1H), 8.24 (s, 1H); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6/CDCl3 (v/v=1/1)) : δ 14.2, 22.5, 29.0, 29.1, 29.2, 30.1, 30.3, 31.5, 81.8, 95.1, 114.8, 117.5, 119.8, 121.0, 121.6, 121.9, 124.1, 125.2, 129.7, 130.1, 131.3, 131.6, 132.4, 134.3, 134.8, 135.5, 136.6, 139.9, 140.6, 142.1, 142.5, 143.8, 146.8, 148.2, 164.5; HRMS (ESI) : Exact mass calcd for C52H46N2O2S5 [M]+: 890.2163, found 890.2158. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 / CDCl 3 (v / v = 1: 1) δ (ppm): δδ 0.83 (br m, 6H), 1.31 (br m, 12H), 1.63 (br m, 4H), 2.74 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 2.81 (t, J = 7.6, 2H), 6.90 (d, J = 8.4, 2H), 7.04 (m, 5H), 7.09 (s, 1H) , 7.27 (m, 6H), 7.42 (s, 1H), 7.62 (s, 1H), 7.67 (s, 1H), 7.69 (s, 1H), 8.24 (s, 1H); 13 C NMR (100 MHz, DMSO-d 6 / CDCl 3 (v / v = 1/1)): δ 14.2, 22.5, 29.0, 29.1, 29.2, 30.1, 30.3, 31.5, 81.8, 95.1, 114.8, 117.5, 119.8, 121.0, 121.6, 121.9 , 124.1, 125.2, 129.7, 130.1, 131.3, 131.6, 132.4, 134.3, 134.8, 135.5, 136.6, 139.9, 140.6, 142.1, 142.5, 143.8, 146.8, 148.2, 164.5; HRMS (ESI): Exact mass calcd for C 52 H 46 N 2 0 2 S 5 [M] + : 890.2163, found 890.2158.

실시예 2Example 2

(E)-3-(5-(6-(5-((4-(비스(4-메톡시페닐)아미노)페닐)에티닐)-3-헥식티오펜-2-일)디티에노 [3,2-b:2',3'-d]티오펜 -2-일)-4-헥실티오펜 -2-일)-2-시아노아크릴산 ((E)-3-(5-(6-(5-((4-(bis(4-methoxyphenyl)amino)phenyl)ethynyl)-3-hexylthiophen-2-yl)dithieno[3,2-b:2',3'-d]thiophen-2-yl)-4-hexylthiophen-2-yl)-2-cyanoacrylic acid) (E) -3- (5- (6- (5-((4- (bis (4-methoxyphenyl) amino) phenyl) ethynyl) -3-hexthiophen-2-yl) dithieno [ 3,2-b: 2 ', 3'-d] thiophen-2-yl) -4-hexylthiophen-2-yl) -2-cyanoacrylic acid ((E) -3- (5- (6 -(5-((4- (bis (4-methoxyphenyl) amino) phenyl) ethynyl) -3-hexylthiophen-2-yl) dithieno [3,2-b: 2 ', 3'-d] thiophen-2- yl) -4-hexylthiophen-2-yl) -2-cyanoacrylic acid)

Figure pat00014
(TP-2)
Figure pat00014
(TP-2)

스킴 1에 따라 제조된 π-브릿지와 도너 유닛 부분을 이용하고, 스킴 2에 따라 커플링 반응 및 축합 반응(condensation reaction)으로 염료 화합물을 제조하였다. Dye compounds were prepared by coupling and condensation reactions according to scheme 2, using the π-bridges and donor unit portions prepared according to scheme 1.

스킴 1의 화합물 EF-2(209 mg, 0.236 mmol) 및 시아노아세트산(cyanoacetic acid, 80 mg, 0.945 mmol)을 150 ml 플라스크 내에서 넣어 혼합하고, 용매 (클로로포름 : 아세토니트릴 = 21 ml : 7 ml)를 상기 플라스크 내에 주입하였다. 다음으로, 피페리딘(80 mg, 0.945 mmol)을 천천히 첨가하였다. 혼합물은 밤새 환류(60~70℃) 조건에서 가열되었다. 붉은 빛을 갖는 검은색 고체가 획득되었다(100 mg, 44 %). Compound EF-2 (209 mg, 0.236 mmol) and cyanoacetic acid (80 mg, 0.945 mmol) of Scheme 1 were mixed in a 150 ml flask and mixed with a solvent (chloroform: acetonitrile = 21 ml: 7 ml ) Was injected into the flask. Next, piperidine (80 mg, 0.945 mmol) was added slowly. The mixture was heated at reflux overnight (60-70 ° C.). A black solid with reddish light was obtained (100 mg, 44%).

1H NMR (400 MHz, DMSO-d6/CDCl3 (v/v=1/1)) δ (ppm) : δ 0.82 (br m, 6H), 1.25 (br m, 10H), 1.60 (d, 5H), 2.75 (m, 5H), 3.73 (s, 6H), 6.64 (d, J=8.7 Hz , 2H), 6.95-6.91 (m, 4H), 7.11-7.06 (m, 4H), 7.22 (s, 1H), 7.28 (d, J=8.6 Hz, 2 H), 7.82 (d, 7.8 Hz, 1H); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) : δ 14.2, 22.5, 29.0, 29.1, 29.2, 30.1, 30.3, 31.5, 55.5, 78.9, 81.2, 95.6, 112.4, 115.0, 118.3, 119.6, 121.0, 122.2, 127.5, 130.0, 131.3, 131.4, 132.2, 134.4, 135.3, 136.8, 139.5, 140.3, 140.6, 142.0, 142.6, 149.2, 156.6; HRMS (ESI) : Exact mass calcd for C54H50N2O4S5 [M]+: 950.2374, found 950.2375. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 / CDCl 3 (v / v = 1/1)) δ (ppm): δ 0.82 (br m, 6H), 1.25 (br m, 10H), 1.60 (d, 5H), 2.75 (m, 5H), 3.73 (s, 6H), 6.64 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 6.95-6.91 (m, 4H), 7.11-7.06 (m, 4H), 7.22 (s , 1H), 7.28 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 7.82 (d, 7.8 Hz, 1H); 13 C NMR (100 MHz, DMSO-d 6 ): δ 14.2, 22.5, 29.0, 29.1, 29.2, 30.1, 30.3, 31.5, 55.5, 78.9, 81.2, 95.6, 112.4, 115.0, 118.3, 119.6, 121.0, 122.2, 127.5, 130.0, 131.3, 131.4, 132.2, 134.4, 135.3, 136.8, 139.5, 140.3, 140.6, 142.0, 142.6, 149.2, 156.6; HRMS (ESI): Exact mass calcd for C 54 H 50 N 2 O 4 S 5 [M] + : 950.2374, found 950.2375.

실시예 3Example 3

(E)-3-(5-(6-(5-((4-(비스(4-(9H-카바졸-9-일)페닐)아미노)페닐)에티닐)-3-헥실티오펜-2-일)디티에노[3,2-b:2',3'-d]피오펜-2-일)-4-헥실티오펜-2-일)-2-시아노아크릴산(TP-3)(E) -3- (5- (6- (5-((4- (bis (4- (9H-carbazol-9-yl) phenyl) amino) phenyl) ethynyl) -3-hexylthiophene- 2-yl) dithieno [3,2-b: 2 ', 3'-d] thiophen-2-yl) -4-hexylthiophen-2-yl) -2-cyanoacrylic acid (TP-3 )

(E)-3-(5-(6-(5-((4-(bis(4-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)amino)phenyl)ethynyl)-3-hexylthiophen-2-yl)dithieno[3,2-b:2',3'-d]thiophen-2-yl)-4-hexylthiophen-2-yl)-2-cyanoacrylic acid) (E) -3- (5- (6- (5-((4- (bis (4- (9H-carbazol-9-yl) phenyl) amino) phenyl) ethynyl) -3-hexylthiophen-2-yl) dithieno [3,2-b: 2 ', 3'-d] thiophen-2-yl) -4-hexylthiophen-2-yl) -2-cyanoacrylic acid)

Figure pat00015
(TP-3)
Figure pat00015
(TP-3)

스킴 1에 따라 제조된 π-브릿지와 도너 유닛 부분을 이용하고, 스킴 2에 따라 커플링 반응 및 축합 반응(condensation reaction)으로 염료 화합물을 제조하였다. Dye compounds were prepared by coupling and condensation reactions according to scheme 2, using the π-bridges and donor unit portions prepared according to scheme 1.

스킴 1의 화합물 EF-3(69 mg, 0.060 mmol) 및 시아노아세트산(50 mg, 0.597 mmol)을 150 ml 플라스크 내에 넣어 혼합하고, 용매 (클로로포름 : 아세토니트릴 = 15 ml : 5 ml)을 상기 플라스크 내에 주입하였다. 다음으로, 피페리딘 (50 mg, 0.597 mmol)을 천천히 첨가하였다. 혼합물은 밤새 환류(60~70℃)에서 가열하였다. 붉은 빛을 갖는 검정색 고체가 획득되었다 (58 mg, 79%).Compound EF-3 (69 mg, 0.060 mmol) and cyanoacetic acid (50 mg, 0.597 mmol) of Scheme 1 were mixed in a 150 ml flask and the solvent (chloroform: acetonitrile = 15 ml: 5 ml) was added to the flask. Infused. Next, piperidine (50 mg, 0.597 mmol) was added slowly. The mixture was heated at reflux overnight (60-70 ° C.). A black solid with reddish light was obtained (58 mg, 79%).

1H NMR (400 MHz, DMSO-d6/CDCl3 (v/v=1/1)) δ (ppm) : δ 0.82 (br m, 6H), 1.27 (br m, 10H), 1.63 (m, 5H), 2.78 (dt, J=16.7, 7.7 Hz, 5H), 7.17 (s, 1H), 7.21 (d, J=1.1 Hz, 1H), 7.23 (m, 2H), 7.24 (m, 2H), 7.36 (d, J=1.3 Hz, 1H), 7.46-7.38 (m, 14H), 7.49 (m, 2H), 7.54 (m, 4H), 7.61 (s, 1H), 7.64 (s, 1H), 8.11 (dt, J=7.7, 0.9 Hz, 4H), 8.17 (s, 1H); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) : δ 14.3, 22.5, 22.6, 24.1, 24.2, 25.4, 26.1, 29.0, 29.2, 30.1, 30.3, 31.5, 82.3, 94.9, 110.0, 116.3, 117.5, 120.0, 120.2, 120.5, 121.1, 121.7, 123.1, 123.2, 126.0, 126.2, 128.2, 130.1, 131.3, (131.8), 131.9, 132.8, 132.9, 134.4, 135.1, 135.5, 136.5, 140.4, 140.6, 140.7, 142.2, 142.6, 145.8, 147.7, 164.3; HRMS (FAB+) : Exact mass calcd for C76H60N4O2S5 [M]+: 1220.3320, found 1121.3379. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 / CDCl 3 (v / v = 1/1)) δ (ppm): δ 0.82 (br m, 6H), 1.27 (br m, 10H), 1.63 (m, 5H), 2.78 (dt, J = 16.7, 7.7 Hz, 5H), 7.17 (s, 1H), 7.21 (d, J = 1.1 Hz, 1H), 7.23 (m, 2H), 7.24 (m, 2H), 7.36 (d, J = 1.3 Hz, 1H), 7.46-7.38 (m, 14H), 7.49 (m, 2H), 7.54 (m, 4H), 7.61 (s, 1H), 7.64 (s, 1H), 8.11 (dt, J = 7.7, 0.9 Hz, 4H), 8.17 (s, 1H); 13 C NMR (100 MHz, DMSO-d 6 ): δ 14.3, 22.5, 22.6, 24.1, 24.2, 25.4, 26.1, 29.0, 29.2, 30.1, 30.3, 31.5, 82.3, 94.9, 110.0, 116.3, 117.5, 120.0, 120.2, 120.5, 121.1, 121.7, 123.1, 123.2, 126.0, 126.2, 128.2, 130.1, 131.3, (131.8), 131.9, 132.8, 132.9, 134.4, 135.1, 135.5, 136.5, 140.4, 140.6, 140.7, 142.2, 142.6, 145.8, 147.7, 164.3; HRMS (FAB + ): Exact mass calcd for C 76 H 60 N 4 O 2 S 5 [M] + : 1220.3320, found 1121.3379.

실시예 4Example 4

(E)-3-(5-(6-(5-((4-(비스(4-((2-에틸헥실)옥시)페닐)아미노)페닐)에티닐)-3-헥실티오펜-2-일)디티에오[3,2-b:2',3'-d]티오펜-2-일)-4-헥실티오펜-2-일)-2-시아노아크릴산(TP-4)((E)-3-(5-(6-(5-((4-(bis(4-((2-ethylhexyl)oxy)phenyl)amino)phenyl)ethynyl)-3-hexylthiophen-2-yl)dithieno[3,2-b:2',3'-d]thiophen-2-yl)-4-hexylthiophen-2-yl)-2-cyanoacrylic acid)(E) -3- (5- (6- (5-((4- (bis (4-((2-ethylhexyl) oxy) phenyl) amino) phenyl) ethynyl) -3-hexylthiophene-2 -Yl) dithio [3,2-b: 2 ', 3'-d] thiophen-2-yl) -4-hexylthiophen-2-yl) -2-cyanoacrylic acid (TP-4) ((E) -3- (5- (6- (5-((4- (bis (4-((2-ethylhexyl) oxy) phenyl) amino) phenyl) ethynyl) -3-hexylthiophen-2-yl) dithieno [3,2-b: 2 ', 3'-d] thiophen-2-yl) -4-hexylthiophen-2-yl) -2-cyanoacrylic acid)

Figure pat00016
(TP-4)
Figure pat00016
(TP-4)

스킴 1에 따라 제조된 π-브릿지와 도너 유닛 부분을 이용하고, 스킴 2에 따라 커플링 반응 및 축합 반응(condensation reaction)으로 염료 화합물을 제조하였다. Dye compounds were prepared by coupling and condensation reactions according to scheme 2, using the π-bridges and donor unit portions prepared according to scheme 1.

스킴 1의 화합물 EF-4(50 mg, 0.046 mmol) 및 시아노아세트산(15 mg, 0.185 mmol)은, 150 ml 플라스크 내에 넣어 혼합하고, 용매 (클로로포름: 아세토니트릴 = 7 ml : 7 ml)을 상기 플라스크 내에 주입하였다. 피페리딘(15 mg, 0.185 mmol)을 천천히 첨가하였다. 혼합물은, 밤새 환류 조건 (60~70℃)에서 가열하였다. 붉은 빛의 검정색 고체를 획득하였다(30 mg, 56%). Compound EF-4 (50 mg, 0.046 mmol) and cyanoacetic acid (15 mg, 0.185 mmol) of Scheme 1 were mixed in a 150 ml flask and mixed with a solvent (chloroform: acetonitrile = 7 ml: 7 ml). It was injected into the flask. Piperidine (15 mg, 0.185 mmol) was added slowly. The mixture was heated at reflux overnight (60-70 ° C.). A reddish black solid was obtained (30 mg, 56%).

1H NMR (400 MHz, DMSO-d6/CDCl3 (v/v=1/1)) δ (ppm) : δ 0.93 (br m, 18H), 1.34 (br m, 16H), 1.46 (br m, 12H), 1.70 (br m, 6H), 2.80 (t, J=8.0 Hz, 2H), 2.86 (t, J=7.7 Hz, 2H), 3.85 (d, J=5.7 Hz, 4H), 6.78 (d, J=8.8 Hz, 2H), 6.90 (d, J=8.9 Hz, 4H), 7.08 (d, J=8.9 Hz, 4H), 7.14 (s, 1H), 7.27 (d, J=8.7 Hz, 2H), 7.49 (s, 1H), 7.57 (s, 1H), 7.62 (s, 1H), 8.16 (s, 1H); HRMS (FAB+) : Exact mass calcd for C68H78N2O4S5 [M]+: 1146.4565, found 1146.4563. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 / CDCl 3 (v / v = 1/1)) δ (ppm): δ 0.93 (br m, 18H), 1.34 (br m, 16H), 1.46 (br m , 12H), 1.70 (br m, 6H), 2.80 (t, J = 8.0 Hz, 2H), 2.86 (t, J = 7.7 Hz, 2H), 3.85 (d, J = 5.7 Hz, 4H), 6.78 ( d, J = 8 Hz, 2H), 6.90 (d, J = 8.9 Hz, 4H), 7.08 (d, J = 8.9 Hz, 4H), 7.14 (s, 1H), 7.27 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 7.49 (s, 1H), 7.57 (s, 1H), 7.62 (s, 1H), 8.16 (s, 1H); HRMS (FAB + ): Exact mass calcd for C 68 H 78 N 2 O 4 S 5 [M] + : 1146.4565, found 1146.4563.

평가예 1Evaluation example 1

DSC 효율의 평가Evaluation of DSC Efficiency

실시예 1 내지 4의 화합물은, 박막 활성층으로 conventional electrolyte (liquid electrolyte) 또는 Ionic liquid electrolyte 와 함께 DSCs 내에 사용되고, DSCs의 효율을 측정하여 표 1에 나타내었다. The compounds of Examples 1 to 4 are used in DSCs together with conventional electrolytes (liquid electrolytes) or Ionic liquid electrolytes as thin film active layers, and are shown in Table 1 by measuring the efficiency of DSCs.

광애노드(photoanode) 및 카운트 전극은, FTO글래스(Fluorine-doped Tin Oxide glass, Nippon Sheet Glass Co., Ltd) 상에 제조하였다. FTO 글래스는, 아세톤, 에탄올 및 이소프로판올 내에서 10 분간 초음파 세척기를 이용하여 세척한 이후에 UV 오존으로 세척하여 친수성 표면의 형성을 유도하였다. 세척 공정 이후에, 70 oC에서 30 분 동안 0.04 M aqueous TiCl4 용액 내에 침지시켜 FTO 표면 상에 TiO2을 증착하였다. Photoanode and count electrodes were fabricated on FTO glass (Fluorine-doped Tin Oxide glass, Nippon Sheet Glass Co., Ltd). The FTO glass was washed with an ultrasonic cleaner in acetone, ethanol and isopropanol for 10 minutes followed by UV ozone to induce the formation of a hydrophilic surface. After the washing process, TiO 2 was deposited on the FTO surface by immersion in 0.04 M aqueous TiCl 4 solution at 70 ° C. for 30 minutes.

초순수 및 에탄올로 세척한 이후에, TiO2투명층은 마스크(MESH S/T250, Emulsion 12 μm)를 이용한 스크린-프린팅 방법으로 기판 상에 증착하였다. 유기용매 전해질을 갖는 conventional type cells은, 18 nm TiO2 나노입자(Dongjin Semichem Co., Ltd)의 1.8 μm두께의 투명층으로 제조되었다. 이온성 액체 전해질을 갖는 경우에, 8-10 nm TiO2 나노입자(Ti-Nanoxide MC/SP, Solaronix)의 3.5 μm 두께의 투명층이 제조되었다. 모든 투명층은, 스크린 프린팅 방법으로 산란입자(Ti-Nanoxide R/SP, Solaronix)의 2.5 μm 두께의 제2 층이 코팅되었다. 인쇄된 TiO2 층을 갖는 기판은 순차적으로 150 oC(10 분), 325 oC(5 분), 327 oC(5 분), 450 oC(15 분) 및 500 oC(30 분)에서 각각 소결되었다. After washing with ultrapure water and ethanol, the TiO 2 clear layer was deposited on the substrate by a screen-printing method using a mask (MESH S / T250, Emulsion 12 μm). Conventional type cells with an organic solvent electrolyte were prepared with a 1.8 μm thick transparent layer of 18 nm TiO 2 nanoparticles (Dongjin Semichem Co., Ltd). In the case of an ionic liquid electrolyte, a 3.5 μm thick transparent layer of 8-10 nm TiO 2 nanoparticles (Ti-Nanoxide MC / SP, Solaronix) was prepared. All transparent layers were coated with a 2.5 μm thick second layer of scattering particles (Ti-Nanoxide R / SP, Solaronix) by screen printing. Substrates with printed TiO 2 layers were sequentially placed at 150 o C (10 min), 325 o C (5 min), 327 o C (5 min), 450 o C (15 min) and 500 o C (30 min) Sintered at each.

소결 공정 이후에 80 oC까지 냉각하였고, 광애노드는 70 oC에서 30 분 동안 0.04 M aqueous TiCl4 용액 내에 침지되었다. 초순수 및 에탄올 세정 이후에, 광애노드는, 500 oC 에서 30 분 동안 소결되었다. 이러한 광애노드는, 어두운 조건 하에서 공흡착제로 10 mM의 케노데옥시콜산(chenodeoxycholic acid, CDCA)와 함께, 클로로포름 및 에탄올(volume ratio, 7L3)의 이성분 용매내에 용해된 0.2 mM 염료 용액 내에서 3 시간 동안 침지되었다. TP-2 및 TP-4인 경우에, 클로로포름, tert-부탄올 및 아세토나이트릴(volume ratio, 2:9:9)의 이성분 용매가 1 mM CDCA와 함께 추가적으로 사용되었다. 카운터 전극에서, FTO 글래스는 상기 광애노드와 동일하게 세척되고, 전해질 주입을 위해 핸드 드릴로 구멍을 형성하였다. 기판은 10 mM H2PtCl6 · 6H2O 에탄올 용액으로 솔질하여 표면을 마무리하고 400°C에서 15 분 동안 소결되었다. 이러한 광전극 및 카운트 전극은, 25 μm 두께 Surlyn 필름으로 샌드위치형 전지로 조립되고, 110 oC에서 압력을 가하여 실링하였다. 상기 전지의 내부 공간은 진공뒤채움(vacuum back filling)의 수단으로 전해질이 삽입되고, 주입 홀은 Surlyn필름 및 커브 글라스를 사용하여 실링하였다. After the sintering process it was cooled to 80 ° C. and the photoanode was immersed in 0.04 M aqueous TiCl 4 solution at 70 ° C. for 30 minutes. After ultrapure water and ethanol rinse, the photoanode was sintered at 500 ° C. for 30 minutes. This photoanode, together with 10 mM of chenodeoxycholic acid (CDCA) as a co-adsorbent under dark conditions, was added in a 0.2 mM dye solution dissolved in a two-component solvent of chloroform and ethanol (volume ratio, 7L3). Immerse for hours. In the case of TP-2 and TP-4, bicomponent solvents of chloroform, tert-butanol and acetonitrile (volume ratio, 2: 9: 9) were additionally used with 1 mM CDCA. At the counter electrode, the FTO glass was washed in the same way as the photoanode and made a hole with a hand drill for electrolyte injection. The substrate was brushed with 10 mM H 2 PtCl 6 · 6H 2 O ethanol solution to finish the surface and sintered at 400 ° C. for 15 minutes. This photoelectrode and count electrode were assembled into a sandwich cell with a 25 μm thick Surlyn film and sealed under pressure at 110 ° C. The internal space of the cell was inserted into the electrolyte by means of vacuum back filling, and the injection hole was sealed using Surlyn film and curve glass.

액체 전해질로, 요오드 전해질은 아세토나이트릴 및 발레로나이트릴의 혼합 용매(acetonitrile, valeronitrile, volume ratio, 85:15) 내에서 0.055 M I2, 0.025 M LiI, 0.05 M 구아니딘 티오시아네이트(guanidine thiocyanate, GuSCN), 0.6 M TBP(1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide) 및 0.5 M 4-tert-부틸피리딘(4-tert-butylpridine)으로 이루어진 조성물이다. 이온성 액체 전해질은, EMII(1-ethyl-3-methylimidazolium iodide), DMII(1,3-dimethylimidazolium iodide) 및 EMITCB(1-ethyl-3-methylimidazoliumtetracyanoborate)의 혼합물이 공융계 전해질(eutectic-based electrolyte)의 특성을 증가시키기 위해서 사용되었다. 즉, 이온성 액체 전해질의 조성은, DMII/EMII/EMITCB/I2/TBP/GuSCN (molar ratio, 12:12:16:1.67:3.33:0.67)이다. 추가적으로, 판매되는 공융계 전해질(TDE-250, Solaronix)이 사용되었다.As a liquid electrolyte, the iodine electrolyte is 0.055 MI 2 , 0.025 M LiI, 0.05 M guanidine thiocyanate, in a mixed solvent of acetonitrile and valeronitrile (acetonitrile, valeronitrile, volume ratio, 85:15). GuSCN), 0.6 M TBP (1,2 -dimethyl-3-propylimidazolium iodide) and 0.5 M 4-t ert - a composition consisting of-butylpyridine (4-t ert -butylpridine). The ionic liquid electrolyte is a eutectic-based electrolyte comprising a mixture of 1-ethyl-3-methylimidazolium iodide (EMII), 1,3-dimethylimidazolium iodide (DMII) and 1-ethyl-3-methylimidazoliumtetracyanoborate (EMITCB). It was used to increase the properties of. That is, the composition of the ionic liquid electrolyte is DMII / EMII / EMITCB / I2 / TBP / GuSCN (molar ratio, 12: 12: 16: 1.67: 3.33: 0.67). In addition, a eutectic electrolyte (TDE-250, Solaronix) sold was used.

Figure pat00017
Figure pat00017

표 1에서, 액체 전해질 및 이온성 액체 전해질을 적용한 DSCs는 대체로 우수한 효율을 제공하는 것을 확인할 수 있다. 특히, 액체 전해질의 DSCs는, 알콕시 기를 가진 TP-2와 TP-4가 높은 효율(8.70%, 8.86%)을 달성하며, 이는 알콕시기의 뛰어난 공여(donating) 능력이 염료의 HOMO를 증가시키고 TiO2로 전하주입(charge injection)효율을 증가시켰기 때문이다. 반면에, TP-3 염료에 있는 카바졸기(Carbazole group)는, 트리페닐아민(triphenylamine)과 뒤틀리게 연결이 되어 전자주개기(electron donating group)로서 트리페닐아민에 큰 영향을 주지 못해 TP-1에 비하여 다소 낮은 효율을 보여준다. 더욱이, 상기 DSCs는, 박막 3.5(μm)+2.5 (μm )으로 제작하여 가격 경제성을 올리고 플렉시블 디바이스로 제작 시 발생하는 필링 오프(Peeling off) 현상을 줄일 수 있다. In Table 1, it can be seen that DSCs applying the liquid electrolyte and the ionic liquid electrolyte generally provide excellent efficiency. In particular, DSCs of liquid electrolytes show that TP-2 and TP-4 with alkoxy groups achieve high efficiencies (8.70%, 8.86%), with the excellent donating ability of alkoxy groups increasing the HOMO of the dye and TiO 2 increases charge injection efficiency. On the other hand, the carbazole group in the TP-3 dye is twistedly linked with triphenylamine, which does not affect triphenylamine as an electron donating group and thus does not significantly affect triphenylamine. Compared to the somewhat lower efficiency. In addition, the DSCs may be manufactured in a thin film 3.5 (μm) + 2.5 (μm) to increase the cost-effectiveness and reduce the peeling off phenomenon generated when manufacturing the flexible device.

평가예 2Evaluation example 2

(1) 열 안정성(1) thermal stability

표 1의 이온성 액체 전해질을 사용한 DSC 소자를 70 ℃의 열이 유지되는 오븐에 보관하여 시간에 따른 효율 변화 및 광 파라미터 변화를 측정하여 작용기에 따른 특성을 비교하였다. 그 결과는, 도 1에 나타내었다. DSC device using the ionic liquid electrolyte of Table 1 was stored in an oven maintained at 70 ℃ heat to measure the change in efficiency and light parameters with time to compare the characteristics according to the functional groups. The result is shown in FIG.

도 1을 살펴보면, 1000 시간 열 안정성 테스트를 나타낸 것으로, normalized efficiency 그래프를 보면, 메톡시기(methoxy group)가 열에 의해서 효율(PCE) 변화가 가장 적었으며, 가장 뛰어난 열 안정성을 보여주는 것을 확인할 수 있다. 2-에틸헥실옥시기(2-ethylhexyloxy group)의 경우, 메톡시기보다는 낮은 열 안정성을 보여주고 있지만 카바졸기보다는 좋은 열 안정성을 보여주고, 카바졸기는 낮은 charge regeneration 효율과 charge injection 효율에 의해서 작용기 중에서는 가장 낮은 열 안정성을 보여주고 있지만 작용기를 도입한 경우가(TP-2, TP-3, TP-4) 작용기를 도입하지 않은 경우(TP-1)보다 항상 좋은 열 안정성을 보여주고 있으므로, 작용기에 따라 열 안정성이 강화될 수 있음을 보여준다. Referring to FIG. 1, which shows a thermal stability test for 1000 hours, the normalized efficiency graph shows that the methoxy group has the smallest change in efficiency (PCE) due to heat and shows the most excellent thermal stability. The 2-ethylhexyloxy group shows lower thermal stability than the methoxy group, but better thermal stability than the carbazole group, and the carbazole group is used in the functional group due to low charge regeneration efficiency and charge injection efficiency. Shows the lowest thermal stability, but functional groups are always better than those without functional groups (TP-2, TP-3, TP-4). It can be seen that the thermal stability can be enhanced accordingly.

(2) 광 안정성 (2) light stability

1.8-μm의 TiO2 필름을 형성한 뒤 실시예 1 내지 실시예 4 및 Ru 계열의 N719의 염료를 각각, 5시간 상온에서 흡착시켜 흡수 스펙트라(Absorption spectra)를 측정하였다. 다음에 AU 1.5G 세기에 해당하는 빛 아래에 둔 뒤 흡수 감소 정도 변화 측정을 통하여 물질의 안정성을 비교하였다. 그 결과는 도 2에 나타내었다. After forming a 1.8-μm TiO 2 film, the dyes of Examples 1 to 4 and Ru-based N719 were respectively adsorbed at room temperature for 5 hours to measure absorption spectra. Subsequently, the stability of the materials was compared by measuring the degree of absorption reduction after placing them under light corresponding to AU 1.5G intensity. The results are shown in FIG.

도 2를 살펴보면, 열 안정성과 마찬가지로 메톡시기를 가진 TP-2가 가장 좋은 광 안정성을 보여주고 있으며, 2-에틸헥실옥시기를 가지는 TP-4가 TP-2와 비슷한 강도의 광안정성을 보여주고 있다. 카바졸기의 경우, 3,6-포지션이 약하기 때문에 오히려 작용기가 없는 TP-1 염료보다 더 낮은 광 안정성을 보여주는 특징이 있다. 하지만, 모든 TP 시리즈 염료들은 기존에 많이 사용되고 있는 Ru 계열의 N719에 비하여 훨씬 좋은 광 안정성을 나타낸 것을 확인 할 수 있으며 이는 골격체로 사용된 디티에노[3,2-b:2',3'-d]티오펜(dithieno[3,2-b:2',3'-d]thiophene)(DTT)가 강한 광 안정성을 가지고 있기 때문이다. 즉, 도 3에서, DTT를 골격으로 하는 ID1 염료가 골격체만 다른 RK-2염료와 비교 했을 시, 광 에이징(ageing)에 따른 물질 변화가 적어 FT-IR 스펙트라의 변화가 거의 나타나지 않지만 RK-2는 광 에이징에 따른 선명한 FT-IR 스펙트라변화를 나타내고 있다. Referring to FIG. 2, TP-2 having a methoxy group showed the best light stability as well as thermal stability, and TP-4 having a 2-ethylhexyloxy group showed a light stability similar to that of TP-2. have. In the case of carbazole groups, the 3,6-position is weak, so it is rather characterized by lower light stability than TP-1 dye without functional groups. However, all TP series dyes showed much better light stability than Ru series N719, which is widely used. This is because dithieno [3,2- b : 2 ', 3'- used as a framework]. d ] thiophene (dithieno [3,2- b : 2 ', 3'- d ] thiophene) (DTT) has strong light stability. That is, in FIG. 3, when the ID1 dye having a DTT skeleton is compared with the RK-2 dye having only a skeletal structure, the change in FT-IR spectra is hardly observed due to the small material change due to light aging. 2 shows a clear FT-IR spectra change with light aging.

(3) 물(수) 안정성(3) water stability

1.8-μm의 TiO2 필름을 형성한 뒤 실시예 1 내지 실시예 4의 염료를 각각, 5시간 상온에서 흡착시켜 흡수 스펙트라를 측정하였다. 다음에 아세토나이트릴 : 물 (Acetonitrile : Water) = 90 : 10 의 용액에 보관하여 염료의 탈착에 따른 흡수 변화를 측정하여 물 안정성을 비교하였다. 그 결과는 도 4에 나타내었다. 도 4 를 살펴보면, TP-3가 가장 좋은 물 안정성을 보여주고 있는데, 이는 도 5에 나타낸 메커니즘에서 나타낸 바와 같이, 카바졸기의 강한 소수성에 의해 물이 염료의 앵커기(anchoring group)와 TiO2 필름의 결합부위와 결합하지 못하도록 방해작용을 했기 때문이다. 반면에, TP-2는 가장 낮은 물 안정성을 보여주는데, 이는 메톡시기와 물이 수소 결합(hydrogen bonding)을 형성하여, 물이 염료와 TiO2 결합부위에 잘 접근할 수 있게 되어 연결을 끊어 버리기 때문이다. 작용기의 산소와 물의 수소 결합을 막기위해 메톡시보다 더 긴 알킬 사슬(alkyl chain)을 도입한 TP-4의 경우, 실제로 강화된 물 안정성을 보여준다. After forming a 1.8-μm TiO 2 film, the dyes of Examples 1 to 4 were respectively adsorbed at room temperature for 5 hours to measure absorption spectra. Next, it was stored in a solution of acetonitrile: water (Acetonitrile: Water) = 90: 10 to compare the water stability by measuring the change in absorption due to the desorption of the dye. The results are shown in FIG. Looking at Figure 4, TP-3 shows the best water stability, as shown in the mechanism shown in Figure 5, due to the strong hydrophobicity of the carbazole groups, water is anchored (anchoring group) of the dye and TiO 2 film This is because it interferes with the binding site of. TP-2, on the other hand, exhibits the lowest water stability because methoxy groups and water form hydrogen bonding, which disconnects water because it provides good access to dye and TiO 2 bonds. to be. In the case of TP-4, which introduced an alkyl chain longer than methoxy to prevent the hydrogen bonding of oxygen to water in the functional group, it actually shows enhanced water stability.

본 발명은, 안정성 및 정공 수송(hole transport) 능력이 좋은 디티에노[3,2-b;2',3''-d]티오펜(DTT) 유닛을 백본(즉, π-bridge)으로 하며 박막에서 고효율을 내는 염료를 제공할 뿐만 아니라, 전자 주개 능력이 좋고, 작용기의 연결이 쉬운 트리페닐아민계 전자주개를 도입하고, 상기 트리페닐아민에 메톡시기, 카바졸기 및 2-에틸헥실옥시기를 도입하여 작용기에 따른 효율(PCE)과 안정성이 향상된 유기염료를 제공할 수 있다.The present invention provides a backbone (i.e., π-bridge) to a dithieno [3,2-b; 2 ', 3' '-d] thiophene (DTT) unit with good stability and hole transport capability. In addition to providing a dye having high efficiency in the thin film, it has a good electron donating ability, and introduces a triphenylamine-based electron donor that is easy to connect functional groups, the methoxy group, carbazole group and 2-ethylhexyl jade in the triphenylamine Time can be introduced to provide organic dyes with improved efficiency (PCE) and stability according to functional groups.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the techniques described may be performed in a different order than the described method, and / or the components described may be combined or combined in a different form than the described method, or replaced or substituted by other components or equivalents. Appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are within the scope of the following claims.

Claims (16)

하기의 화학식 1로 표시되는, 유기염료:
Figure pat00018

(여기서, R1 내지 R10은, 각각, 수소, 할로겐, 아미드, 시아노, 하이드록실, 니트로, 아실, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐, 탄소수 1 내지 30의 알콕시, 탄소수 1 내지 30 알킬카보닐, 탄소수 2 내지 20 아릴 및 치환 또는 비치환된 카바졸에서 선택되고,
R11 및 R12은, 각각, 수소, 할로겐, 아미드, 시아노, 하이드록실, 니트로, 아실, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐, 탄소수 1 내지 30의 알콕시, 탄소수 1 내지 30 알킬카보닐 및 탄소수 2 내지 20 아릴에서 선택되고,

상기 Ar1은,
Figure pat00019
이고,
R13 내지 R14은, 각각, 수소, 할로겐, 아미드, 시아노, 하이드록실, 니트로, 아실, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐, 탄소수 2 내지 30의 알콕시, 탄소수 1 내지 30 알킬카보닐 또는 탄소수 2 내지 20 아릴이다.)
Organic dyes represented by the following formula (1):
Figure pat00018

(Wherein R 1 to R 10 are each hydrogen, halogen, amide, cyano, hydroxyl, nitro, acyl, C 1-30 alkyl, C 2-30 alkenyl, C 2-30 alkynyl, carbon number 1 to 30 alkoxy, 1 to 30 alkylcarbonyl, 2 to 20 aryl and substituted or unsubstituted carbazole,
R 11 and R 12 each represent hydrogen, halogen, amide, cyano, hydroxyl, nitro, acyl, C 1-30 alkyl, C 2-30 alkenyl, C 2-30 alkynyl, C 1-30 Alkoxy, alkyl of 1 to 30 carbon atoms and aryl of 2 to 20 carbon atoms,

Ar 1 is,
Figure pat00019
ego,
R 13 to R 14 each represent hydrogen, halogen, amide, cyano, hydroxyl, nitro, acyl, C 1-30 alkyl, C 2-30 alkenyl, C 2-30 alkynyl and C 2-30 Alkoxy, C1-C30 alkylcarbonyl or C2-C20 aryl.)
제1항에 있어서,
상기 화학식 1에서
상기 R1 내지 R10은 모두 수소가 아니며,
상기 치환 또는 비치환된 카바졸은,
Figure pat00020
이고,
Ra 내지 Rd는, 수소, 할로겐, 아미드, 시아노, 하이드록실, 니트로, 아실, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐, 탄소수 2 내지 30의 알콕시 및 탄소수 1 내지 30 알킬카보닐에서 선택되는 것인, 유기염료.
The method of claim 1,
In Chemical Formula 1
R 1 to R 10 are not all hydrogen,
The substituted or unsubstituted carbazole,
Figure pat00020
ego,
R a to R d are hydrogen, halogen, amide, cyano, hydroxyl, nitro, acyl, C1-C30 alkyl, C2-C30 alkenyl, C2-C30 alkynyl, C2-C30 alkoxy And it is selected from alkyl carbonyl having 1 to 30 carbon atoms, organic dyes.
제1항에 있어서,
상기 알콕시는, -O-R로 표시되고, 상기 R은, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐 및 탄소수 2 내지 20 아릴에서 선택되는 것인, 유기염료.
The method of claim 1,
The alkoxy is represented by -OR, wherein R is selected from C 1-30 alkyl, C 2-30 alkenyl, C 2-30 alkynyl and C 2-20 aryl, organic dyes.
제1항에 있어서,
상기 알콕시는, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부록시, 펜톡시, 헥실옥시, 헵실옥시, 옥틸옥시, 노닐옥시, 데실옥시, 운데실옥시, 도데실옥시, 트리데실옥시, 테트라데실옥시,펜타데실옥시, 헥사데실옥시, 헵타데실옥시, 옥타데실옥시, 노나데실옥시, 에이코사닐옥시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, 2-에틸헥실옥시, 2-메틸헵틸옥시, 2-프로필부틸옥시, 벤질옥시, 메틸벤질옥시 및 이들의 이성질체에서 선택되는 것인, 유기염료.
The method of claim 1,
The alkoxy is methoxy, ethoxy, propoxy, appendix, pentoxy, hexyloxy, heptyloxy, octyloxy, nonyloxy, decyloxy, undecyloxy, dodecyloxy, tridecyloxy, Tetradecyloxy, pentadecyloxy, hexadecyloxy, heptadecyloxy, octadecyloxy, nonadecyloxy, eicosanyloxy, pentyloxy, hexyloxy, 3,3-dimethylbutyloxy, 2 An organic dye selected from ethylbutyloxy, 2-ethylhexyloxy, 2-methylheptyloxy, 2-propylbutyloxy, benzyloxy, methylbenzyloxy and isomers thereof.
제1항에 있어서,
하기의 화학식 2 내지 3에서 선택되는 것인, 유기염료.
[화학식 2]
Figure pat00021


[화학식 3]
Figure pat00022

(여기서, Ra 내지 Rd는, 수소, 할로겐, 아미드, 시아노, 하이드록실, 니트로, 아실, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐, 탄소수 2 내지 30의 알콕시 및 탄소수 1 내지 30 알킬카보닐에서 선택되고,
R 내지 R'는, 각각, 탄소수 1 내지 30 알킬, 탄소수 2 내지 30 알케닐, 탄소수 2 내지 30의 알키닐 및 탄소수 2 내지 20 아릴에서 선택된다.)
The method of claim 1,
Will be selected from the following formulas 2 to 3, an organic dye.
[Formula 2]
Figure pat00021


[Formula 3]
Figure pat00022

Here, R a to R d are hydrogen, halogen, amide, cyano, hydroxyl, nitro, acyl, C 1-30 alkyl, C 2-30 alkenyl, C 2-30 alkynyl, C 2 -C Selected from alkoxy of 30 and alkylcarbonyl having 1 to 30 carbon atoms,
R to R 'are each selected from alkyl having 1 to 30 carbon atoms, alkenyl having 2 to 30 carbon atoms, alkynyl having 2 to 30 carbon atoms and aryl having 2 to 20 carbon atoms.)
제1항의 유기염료 중 1종 이상;
을 포함하는,
유기염료 조성물.
At least one of the organic dyes of claim 1;
Including,
Organic dye composition.
제6항에 있어서,
상기 조성물은, 공-흡착제;를 더 포함하는 것인, 조성물.
The method of claim 6,
The composition will further comprise a co-adsorbent; composition.
제6항에 있어서,
상기 조성물은, 금속 산화물;을 더 포함하는 것인, 조성물.
The method of claim 6,
The composition, a metal oxide; will further comprise.
제1 전극;
상기 제1 전극 상에 형성된 광흡수층; 및
상기 광흡수층 상에 형성된 제2 전극;
을 포함하고,
상기 광흡수층은, 금속 산화물; 및 제1항의 유기염료 또는 제6항의 조성물;을 포함하는 것인, 염료감응 태양전지.
A first electrode;
A light absorption layer formed on the first electrode; And
A second electrode formed on the light absorption layer;
Including,
The light absorption layer is a metal oxide; And the organic dye of claim 1 or the composition of claim 6; comprising, dye-sensitized solar cell.
제9항에 있어서,
상기 금속 산화물은, Ti, Zr, Sr, Zn, In, Yr, La, V, Mo, W, Sn, Nb, Mg, Al, Y, Sc, Sm 및 Ga으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것인, 염료감응 태양전지.
The method of claim 9,
The metal oxide includes at least one selected from the group consisting of Ti, Zr, Sr, Zn, In, Yr, La, V, Mo, W, Sn, Nb, Mg, Al, Y, Sc, Sm and Ga. Dye-sensitized solar cell.
제9항에 있어서,
상기 광흡수층은, 다공성 필름 형태의 금속 산화물 필름을 포함하는 것이고, 상기 조성물의 코팅, 함침 또는 이 둘에 의해 상기 금속 산화물 필름의 적어도 일부분에 형성된 것인, 염료감응 태양전지.
The method of claim 9,
The light absorbing layer comprises a metal oxide film in the form of a porous film, and formed on at least a portion of the metal oxide film by coating, impregnation or both of the composition, dye-sensitized solar cell.
제9항에 있어서,
상기 금속 산화물은, 1 nm 내지 1000 nm 크기를 갖는 것인, 염료감응 태양전지.
The method of claim 9,
The metal oxide is, having a size of 1 nm to 1000 nm, dye-sensitized solar cell.
제9항에 있어서,
상기 광흡수층은, 투명하고, 10 ㎛ 이하의 두께를 갖는 것인, 염료감응 태양전지.
The method of claim 9,
The dye-sensitized solar cell, wherein the light absorption layer is transparent and has a thickness of 10 μm or less.
제9항에 있어서,
상기 광흡수층 및 제2 전극 사이에, 전해질;을 더 포함하고,
상기 전해질은, 이온성 액체 전해질 또는 액체 전해질을 포함하는 것인, 염료감응 태양전지.
The method of claim 9,
Between the light absorption layer and the second electrode, an electrolyte; further comprising,
The electrolyte comprises a ionic liquid electrolyte or a liquid electrolyte, dye-sensitized solar cell.
제1 전극을 준비하는 단계;
상기 제2 전극을 준비하는 단계; 및
상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 광흡수층을 배치하는 단계;
를 포함하고,
상기 광흡수층은, 금속 산화물; 및 제1항의 유기염료 또는 제6항의 조성물;을 포함하는 것인, 염료감응 태양전지의 제조방법.
Preparing a first electrode;
Preparing the second electrode; And
Disposing a light absorption layer between the first electrode and the second electrode;
Including,
The light absorption layer is a metal oxide; And the organic dye of claim 1 or the composition of claim 6; comprising a, method for producing a dye-sensitized solar cell.
제15항에 있어서,
상기 광흡수층은, 상기 금속 산화물 필름의 적어도 일부분에 조성물의 코팅, 함침 또는 이 둘에 의해 형성된 것인, 염료감응 태양전지의 제조방법.
The method of claim 15,
The light absorbing layer is formed by coating, impregnating, or both of the composition on at least a portion of the metal oxide film, method of manufacturing a dye-sensitized solar cell.
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