專利名稱：染料敏化的太陽能電池的制作方法
染料敏化的太陽能 電池
本發(fā)明涉及包含有多孔膜的電極層，該多孔膜是由經(jīng)某些次甲基染料(methin dye)敏化的氧化物半導體微粒子制成。另外，本發(fā)明涉及包含前述電極層的光電轉(zhuǎn)換裝置， 包含前述光電轉(zhuǎn)換裝置的染料敏化太陽能電池以及關(guān)于新穎的次甲基染料。CN-C-1253436、JP-A-2005/082678 及 JP-A-2007/149570 公開了包含一些次甲基 染料的光電轉(zhuǎn)換裝置。US-A-2004/0260093及W0-A-2006/097334描述了某些次甲基染料，特別是香豆素 染料，作為用于其它蛋白質(zhì)間的光學標記。本發(fā)明的發(fā)現(xiàn)是經(jīng)某些次甲基染料敏化的光電轉(zhuǎn)換裝置具有優(yōu)異的整體性質(zhì)，尤 其是其具有特別高的光_電功率轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明關(guān)于包含有由式(I)的染料敏化的氧化物半導體微顆粒制造的電極層，
權(quán)利要求
一種包含有多孔膜的電極層，該多孔膜是由以式(I)的染料敏化的氧化物半導體微粒子所制成，其中A是吡啶鎓＊Y 、喹啉鎓＊Y 或異喹啉鎓＊Y ，其各是未取代或取代的；Y 是無機或有機陰離子，優(yōu)選的是Cl 、Br 、I 、SCN 、BF4 、PF6 、ClO4 、SbF6 、AsF6 或選自于由羧酸根、磺酸根、硫酸根、磷酸根、膦酸根組成的組的有機陰離子；n是0或1，優(yōu)選0；R1、R2、R3及R4獨立地是H、 S(＝O)2OR7、 S(＝O)2R7、 S(＝O)R7、 S(＝O)OR7、氟化C1 C8烷基、式(II)的基團或者未取代或取代的C1 C20烷基、C2 C20烯基、C2 C20炔基、C6 C20芳基、C4 C20雜芳基、C7 C20芳烷基、C8 C20芳烯基、C8 C20芳炔基、C4 C20環(huán)烷基、C5 C20環(huán)烯基或C6 C20環(huán)炔基，其中該烷基及環(huán)烷基是連續(xù)的或插入O、S、NR14或其組合；或R1和R2、R1和R15、R1和R16、R2和R15、R2和R16或R3和R4一起形成未取代或取代的脂肪族5 、6 或7 員環(huán)；或R2和R15一起形成未取代或取代的雜芳香族5 、6 或7 員環(huán)；或鄰位于基團的A的取代基及如果n是0，R2或如果n是1，R4一起形成未取代或取代的脂肪族5 、6 或7 員環(huán)；或R1是D；或如果D是式(IV)的基團，R1及R18可一起形成未取代或取代的5 、6 或7 員環(huán)；其前提是R1 R4的至少一者是氟化C1 C8烷基或者R2或R4或兩者是 S(＝O)2OR7、 S(＝O)2R7、 S(＝O)R7、 S(＝O)OR7或式(II)的基團，R5是NR8、N OR8、N NR8R9、O或S；R6是CO SR7、CO NR7 NR10R11、CO NR7 OR10、CO O CO R7、CO NR7 CO R10、CO NR7 CO OR10、CO NR7 CO NR10R11、NR7R10、OR7、SR7、NR7 NR10R11、NR7 OR10、O CO R7、O CO OR7、O CO NR7R10、NR7 CO R10、NR7 CO OR10、NR7 CO NR10R11、CO R7、CO OR7、CO NR7R10、NR12 C(＝NR13)R7或未取代或取代的C1 C20烷基、C6 C20芳基、C2 C20烯基、C2 C20炔基、C6 C20芳基、C4 C20雜芳基、C7 C20芳烷基、C8 C20芳烯基、C8 C20芳炔基、C4 C20環(huán)烷基、C5 C20環(huán)烯基或C6 C20環(huán)炔基，其中該烷基及環(huán)烷基是連續(xù)的或插入O、S、NR14或其組合；R8及R9獨立地是H或未取代或取代的C1 C20烷基、C2 C20烯基、C2 C20炔基、C6 C20芳基、C4 C20雜芳基、C7 C20芳烷基、C8 C20芳烯基、C8 C20芳炔基、C4 C20環(huán)烷基、C5 C20環(huán)烯基或C6 C20環(huán)炔基，其中該烷基及環(huán)烷基是連續(xù)的或插入O、S、NR14或其組合；R7、R10及R11獨立地是H或未取代或取代的C1 C20烷基、C2 C20烯基、C2 C20炔基、C6 C20芳基、C3 C20雜芳基、C7 C20芳烷基、C8 C20芳烯基、C8 C20芳炔基、C4 C20環(huán)烷基、C5 C20環(huán)烯基或C6 C20環(huán)炔基，其中該烷基及環(huán)烷基是連續(xù)的或插入O、S、NR14或其組合；或者R7或R10與R1 R4的基團一起形成未取代或取代的脂肪族5 、6 或7 員環(huán)，該R1 R4的基團連接到與包含有R7或R10的R1 R4的基團相同的雙鍵；或如果R7或R10是R2的部分，其可與R15或R16一起形成未取代或取代的脂肪族6 或7 員環(huán)；或如果R7或R10是R2的部分且n是0或是R4的部分且n是1，其可與鄰位于基團的A的取代基一起形成未取代或取代的脂肪族5 、6 或7 員環(huán)；R12及R13一起形成未取代或取代的5 、6 或7 員環(huán)；R14獨立地是H或未取代或取代的C1 C20烷基、C2 C20烯基、C2 C20炔基、C6 C20芳基、C4 C20雜芳基、C7 C20芳烷基、C8 C20芳烯基、C8 C20芳炔基、C5 C20環(huán)烷基、C5 C20環(huán)烯基或C6 C20環(huán)炔基；D獨立地是式(III)或(IV)的基團R17及R18獨立地是未取代或取代的C1 C20烷基、C2 C20烯基、C2 C20炔基、C6 C20芳基、C4 C24雜芳基、C7 C20芳烷基、C8 C20芳烯基、C8 C20芳炔基、C4 C20環(huán)烷基、C5 C20環(huán)烯基或C6 C20環(huán)炔基，其中該烷基及環(huán)烷基是連續(xù)的或插入O、S、NR14或其組合；或R17和R18、R17和R22、R17和R20和/或R18和R19一起形成未取代或取代的5 、6 或7 員環(huán)；R15、R16、R19、R20、R21、R22、R23及R24獨立地是H、NR25R26、OR25、SR25、NR25 NR26R27、NR25 OR26、O CO R25、O CO OR25、O CO NR25R26、NR25 CO R26、NR25 CO OR26、NR25 CO NR26R27、CO R25、CO OR25、CO NR25R26、S CO R25、CO SR25、CO NR25 NR26R27、CO NR25 OR26、CO O CO R25、CO O CO OR25、CO O CO NR25R26、CO NR25 CO R26、CO NR25 CO OR26，或未取代或取代的C1 C20烷基、C6 C20芳基、C2 C20烯基、C2 C20炔基、C6 C20芳基、C4 C20雜芳基、C7 C20芳烷基、C8 C20芳烯基、C8 C20芳炔基、C4 C20環(huán)烷基、C5 C20環(huán)烯基或C6 C20環(huán)炔基，其中該烷基及環(huán)烷基是連續(xù)的或插入O、S、NR14或其組合；R25、R26及R27獨立地是H或未取代或取代的C1 C20烷基、C6 C20芳基、C2 C20烯基、C2 C20炔基、C6 C20芳基、C4 C20雜芳基、C7 C20芳烷基、C8 C20芳烯基、C8 C20芳炔基、C4 C20環(huán)烷基、C5 C20環(huán)烯基或C6 C20環(huán)炔基，其中該烷基及環(huán)烷基是連續(xù)的或插入O、S、NR14或其組合；其前提是A或R1 R4的至少一者或A及R1 R4的至少一者含有基團G，其中G是 R28 COOH、 R28 COO Z+、 R28 S(＝O)2OH、 R28 S(＝O)2O Z+、 R28 O S(＝O)2OH、 R28 O S(＝O)2O Z+、 R28 P(＝O)(OH)2、 R28 P(＝O)(O Z+)2、 R28 P(＝O)(OH)(O Z+)、 R28 O P(＝O)(OH)2、 R28 O P(＝O)(O Z+)2、 R28 O P(＝O)(OH)(O Z+)；R28是直接鍵連或未取代或取代的C1 C20亞烷基、C2 C20亞烯基、C2 C20亞炔基、C6 C20亞芳基、C4 C9亞雜芳基、C7 C11芳亞烷基、C8 C11芳亞烯基、C8 C11芳亞炔基、C6 C11雜芳亞烷基、C7 C11雜芳亞烯基、C7 C11雜芳亞炔基或C5 C6亞環(huán)烷基；以及Z+是N(R14)4+、Li+、Na+或K+或是一為式(I)化合物的部分、作為A基團的部分的銨陽離子。FPA00001214665300011.tif,FPA00001214665300012.tif,FPA00001214665300021.tif,FPA00001214665300022.tif,FPA00001214665300031.tif,FPA00001214665300032.tif
2.權(quán)利要求1的電極層，其中 A是式(V)-(IX)的基團，
3.權(quán)利要求2的電極層，其中 α是式(ν’ )-(vir )的基團；
4. R2’是H或式(II)的基團；R21，是 O-C1-C8 亞烷基-0 ；并且剩余的所述取代基是如上所定義。
5.權(quán)利要求1至4中任一項的電極層，其中該氧化物半導體微粒子是以Ti02、Sn02、W03、 ZnO、Nb2O5, Fe2O3> ZrO2, MgO, WO3> ZnO, CdS, ZnS、PbS、Bi2S3、CdSe, CdTe 或其組合制成。
6.權(quán)利要求1至5中任一項的電極層，其中該以氧化物半導體微粒子的多孔膜是經(jīng)以 式(I)的染料與一個或多個另外染料敏化。
7.權(quán)利要求6的電極層，其中該另外染料是金屬絡合物染料和/或有機染料，該有機染 料是選自于由二氫吲哚、香豆素、花青、部花青、半花青、次甲基、偶氮、醌、醌亞胺、二酮吡咯 并吡咯、喹吖啶酮、斯夸苷、三苯甲烷、茈、靛藍、蒼耳烷、曙紅、若丹明及其組合所組成的組。
8.權(quán)利要求1至7中任一項的電極層，其中該染料是與添加劑一起被吸收。
9.權(quán)利要求8的電極層，其中該添加劑是一共-吸附劑，優(yōu)選為甾族化合物、冠醚、環(huán)糊 精、杯芳烴、聚氧乙烯或其組合。
10.一種包含電極層的光電轉(zhuǎn)換裝置，該電極層是權(quán)利要求1至9中任一項的定義。
11.一種染料敏化太陽能電池，其包含權(quán)利要求10所定義的光電轉(zhuǎn)換裝置。
12.—種式(I)的化合物于染料敏化太陽能電池中作為染料的用途，該式(I)的化合物 是權(quán)利要求1至4中任一項的定義。
13.—種權(quán)利要求1至4所定義的式(I)的化合物，其前提是R6不是OR7，如果R7是部 分R2且與R15 —起形成脂肪族6-員環(huán)。
14.權(quán)利要求13的式(I)的化合物，其前提是R6是NR7Rltl,如果R7是部分R2且與R15— 起形成脂肪族6-員環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含有多孔膜的電極層，該多孔膜是由經(jīng)某些次甲基染料(methin dyes)敏化的氧化物半導體微粒子制成。另外，本發(fā)明涉及包含前述電極層的光電轉(zhuǎn)換裝置，包含前述光電轉(zhuǎn)換裝置的染料敏化太陽能電池以及關(guān)于新穎的次甲基染料。
文檔編號H01G9/20GK101965652SQ200980108083
公開日2011年2月2日 申請日期2009年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月7日
發(fā)明者中道真司, 國本和彥, 山本洋, 田邊純一, 高橋隆一 申請人:巴斯夫歐洲公司