KR20120001576A - 정공전도성을 갖는 화합물, 그의 공흡착체로서의 용도, 및 그를 포함하는 염료감응 태양전지 - Google Patents
정공전도성을 갖는 화합물, 그의 공흡착체로서의 용도, 및 그를 포함하는 염료감응 태양전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120001576A KR20120001576A KR1020100126540A KR20100126540A KR20120001576A KR 20120001576 A KR20120001576 A KR 20120001576A KR 1020100126540 A KR1020100126540 A KR 1020100126540A KR 20100126540 A KR20100126540 A KR 20100126540A KR 20120001576 A KR20120001576 A KR 20120001576A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- alkoxy
- formula
- substituted
- bis
- group
- Prior art date
Links
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 50
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 title claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 13
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 89
- 125000006732 (C1-C15) alkyl group Chemical group 0.000 claims description 27
- -1 hectyl Chemical group 0.000 claims description 23
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 claims description 18
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 17
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N Quinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC=CC=C21 SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 claims description 12
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 10
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000004446 heteroarylalkyl group Chemical group 0.000 claims description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 8
- GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=CSC=C21 GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 7
- ZCQWOFVYLHDMMC-UHFFFAOYSA-N Oxazole Chemical compound C1=COC=N1 ZCQWOFVYLHDMMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 125000006615 aromatic heterocyclic group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 claims description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XLNULEGMGFVHBN-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[4-(2-ethylhexoxy)-n-[4-(2-ethylhexoxy)phenyl]anilino]phenyl]acetic acid Chemical compound C1=CC(OCC(CC)CCCC)=CC=C1N(C=1C=CC(OCC(CC)CCCC)=CC=1)C1=CC=C(CC(O)=O)C=C1 XLNULEGMGFVHBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- UZCYGTFOAXIOHT-UHFFFAOYSA-N 4-[bis(9,9-dimethylfluoren-2-yl)amino]benzoic acid Chemical compound C1=C2C(C)(C)C3=CC=CC=C3C2=CC=C1N(C=1C=C2C(C)(C)C3=CC=CC=C3C2=CC=1)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 UZCYGTFOAXIOHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 5
- IUYGRHUSDXNIPR-UHFFFAOYSA-N 4-[3,6-bis[4-(2-ethylhexoxy)phenyl]carbazol-9-yl]benzoic acid Chemical compound C1=CC(OCC(CC)CCCC)=CC=C1C1=CC=C(N(C=2C=CC(=CC=2)C(O)=O)C=2C3=CC(=CC=2)C=2C=CC(OCC(CC)CCCC)=CC=2)C3=C1 IUYGRHUSDXNIPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FZWLAAWBMGSTSO-UHFFFAOYSA-N Thiazole Chemical compound C1=CSC=N1 FZWLAAWBMGSTSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 3
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 3
- 125000003187 heptyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 3
- 125000001570 methylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])[*:2] 0.000 claims description 3
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 3
- 125000001147 pentyl group Chemical group C(CCCC)* 0.000 claims description 3
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 3
- 125000001544 thienyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- ILBJIZAKGJTZEU-UHFFFAOYSA-N 3,5-bis[3,6-bis(4-butoxyphenyl)carbazol-9-yl]benzoic acid Chemical compound C1=CC(OCCCC)=CC=C1C1=CC=C(N(C=2C=C(C=C(C=2)C(O)=O)N2C3=CC=C(C=C3C3=CC(=CC=C32)C=2C=CC(OCCCC)=CC=2)C=2C=CC(OCCCC)=CC=2)C=2C3=CC(=CC=2)C=2C=CC(OCCCC)=CC=2)C3=C1 ILBJIZAKGJTZEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CXLZLLKNYWWMBL-UHFFFAOYSA-N 3,5-bis[3,6-bis[4-(2-ethylhexoxy)phenyl]carbazol-9-yl]benzoic acid Chemical compound C1=CC(OCC(CC)CCCC)=CC=C1C1=CC=C(N(C=2C=C(C=C(C=2)C(O)=O)N2C3=CC=C(C=C3C3=CC(=CC=C32)C=2C=CC(OCC(CC)CCCC)=CC=2)C=2C=CC(OCC(CC)CCCC)=CC=2)C=2C3=CC(=CC=2)C=2C=CC(OCC(CC)CCCC)=CC=2)C3=C1 CXLZLLKNYWWMBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RZDQKYCNZCZJIH-UHFFFAOYSA-N 3,5-bis[4-[3,6-bis(4-butoxyphenyl)carbazol-9-yl]phenyl]benzoic acid Chemical compound C1=CC(OCCCC)=CC=C1C1=CC=C(N(C=2C=CC(=CC=2)C=2C=C(C=C(C=2)C(O)=O)C=2C=CC(=CC=2)N2C3=CC=C(C=C3C3=CC(=CC=C32)C=2C=CC(OCCCC)=CC=2)C=2C=CC(OCCCC)=CC=2)C=2C3=CC(=CC=2)C=2C=CC(OCCCC)=CC=2)C3=C1 RZDQKYCNZCZJIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- AKNJYWAUEOEFEP-UHFFFAOYSA-N 3,5-bis[4-[3,6-bis[4-(2-ethylhexoxy)phenyl]carbazol-9-yl]phenyl]benzoic acid Chemical compound C1=CC(OCC(CC)CCCC)=CC=C1C1=CC=C(N(C=2C=CC(=CC=2)C=2C=C(C=C(C=2)C(O)=O)C=2C=CC(=CC=2)N2C3=CC=C(C=C3C3=CC(=CC=C32)C=2C=CC(OCC(CC)CCCC)=CC=2)C=2C=CC(OCC(CC)CCCC)=CC=2)C=2C3=CC(=CC=2)C=2C=CC(OCC(CC)CCCC)=CC=2)C3=C1 AKNJYWAUEOEFEP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ALROQINYBPHPCZ-UHFFFAOYSA-N 4-(4-butoxy-n-(4-butoxyphenyl)anilino)naphthalene-1-carboxylic acid Chemical compound C1=CC(OCCCC)=CC=C1N(C=1C2=CC=CC=C2C(C(O)=O)=CC=1)C1=CC=C(OCCCC)C=C1 ALROQINYBPHPCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DLIZBISBBKKROV-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(2-ethylhexoxy)-n-[4-(2-ethylhexoxy)phenyl]anilino]benzoic acid Chemical compound C1=CC(OCC(CC)CCCC)=CC=C1N(C=1C=CC(=CC=1)C(O)=O)C1=CC=C(OCC(CC)CCCC)C=C1 DLIZBISBBKKROV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 241000534944 Thia Species 0.000 claims 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 91
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 69
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 44
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 41
- 235000019439 ethyl acetate Nutrition 0.000 description 35
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 33
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 32
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 32
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 30
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 25
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 description 17
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 16
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 15
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 15
- UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 9H-carbazole Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3NC2=C1 UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 14
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- KXGVEGMKQFWNSR-LLQZFEROSA-N deoxycholic acid Chemical compound C([C@H]1CC2)[C@H](O)CC[C@]1(C)[C@@H]1[C@@H]2[C@@H]2CC[C@H]([C@@H](CCC(O)=O)C)[C@@]2(C)[C@@H](O)C1 KXGVEGMKQFWNSR-LLQZFEROSA-N 0.000 description 13
- 229960003964 deoxycholic acid Drugs 0.000 description 13
- KXGVEGMKQFWNSR-UHFFFAOYSA-N deoxycholic acid Natural products C1CC2CC(O)CCC2(C)C2C1C1CCC(C(CCC(O)=O)C)C1(C)C(O)C2 KXGVEGMKQFWNSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 11
- RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1Cl RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 10
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 10
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 9
- MZRVEZGGRBJDDB-UHFFFAOYSA-N N-Butyllithium Chemical compound [Li]CCCC MZRVEZGGRBJDDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- PCLIMKBDDGJMGD-UHFFFAOYSA-N N-bromosuccinimide Chemical compound BrN1C(=O)CCC1=O PCLIMKBDDGJMGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 8
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 7
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 7
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 6
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 6
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid group Chemical group C(C1=CC=CC=C1)(=O)O WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N palladium;triphenylphosphane Chemical compound [Pd].C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 5
- CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N tetramethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)C CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- VOAAEKKFGLPLLU-UHFFFAOYSA-N (4-methoxyphenyl)boronic acid Chemical compound COC1=CC=C(B(O)O)C=C1 VOAAEKKFGLPLLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- FIHILUSWISKVSR-UHFFFAOYSA-N 3,6-dibromo-9h-carbazole Chemical compound C1=C(Br)C=C2C3=CC(Br)=CC=C3NC2=C1 FIHILUSWISKVSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N fluorene Chemical compound C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3C2=C1 NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 4
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 4
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- XEZNGIUYQVAUSS-UHFFFAOYSA-N 18-crown-6 Chemical compound C1COCCOCCOCCOCCOCCO1 XEZNGIUYQVAUSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BPMXOBNFOWJWKL-UHFFFAOYSA-N 2,3,4-triphenylphosphinine Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=PC(C=2C=CC=CC=2)=C1C1=CC=CC=C1 BPMXOBNFOWJWKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QUJGDNCWTBTBQD-UHFFFAOYSA-N 3,5-dibromobenzonitrile Chemical compound BrC1=CC(Br)=CC(C#N)=C1 QUJGDNCWTBTBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 3
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M potassium iodide Chemical compound [K+].[I-] NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 3
- UKLNMMHNWFDKNT-UHFFFAOYSA-M sodium chlorite Chemical compound [Na+].[O-]Cl=O UKLNMMHNWFDKNT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229960002218 sodium chlorite Drugs 0.000 description 3
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WRECIMRULFAWHA-UHFFFAOYSA-N trimethyl borate Chemical compound COB(OC)OC WRECIMRULFAWHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002371 ultraviolet--visible spectrum Methods 0.000 description 3
- FLTAFGBYWZLPJL-UHFFFAOYSA-N (3-borono-5-cyanophenyl)boronic acid Chemical compound OB(O)C1=CC(C#N)=CC(B(O)O)=C1 FLTAFGBYWZLPJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PLKHKVHXKXGJAO-UHFFFAOYSA-N 1-bromo-4-(2-ethylhexoxy)benzene Chemical compound CCCCC(CC)COC1=CC=C(Br)C=C1 PLKHKVHXKXGJAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- ZFBGPHMLWLSONG-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(2-ethylhexoxy)phenyl]-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane Chemical compound C1=CC(OCC(CC)CCCC)=CC=C1B1OC(C)(C)C(C)(C)O1 ZFBGPHMLWLSONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DVLSJPCXPNKPRJ-UHFFFAOYSA-N 2-iodo-9,9-dimethylfluorene Chemical compound C1=C(I)C=C2C(C)(C)C3=CC=CC=C3C2=C1 DVLSJPCXPNKPRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VNYQUOAQPXGXQO-UHFFFAOYSA-N 2-iodo-9h-fluorene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=C(I)C=C3CC2=C1 VNYQUOAQPXGXQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JPKLPOHDALPWJL-UHFFFAOYSA-N 3,5-bis(3,6-dibromocarbazol-9-yl)benzonitrile Chemical compound C12=CC=C(Br)C=C2C2=CC(Br)=CC=C2N1C1=CC(C#N)=CC(N2C3=CC=C(Br)C=C3C3=CC(Br)=CC=C32)=C1 JPKLPOHDALPWJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JGFNWJZFTZIDTP-UHFFFAOYSA-N 3,5-bis[3,6-bis(4-methoxyphenyl)carbazol-9-yl]benzoic acid Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1C1=CC=C(N(C=2C=C(C=C(C=2)C(O)=O)N2C3=CC=C(C=C3C3=CC(=CC=C32)C=2C=CC(OC)=CC=2)C=2C=CC(OC)=CC=2)C=2C3=CC(=CC=2)C=2C=CC(OC)=CC=2)C3=C1 JGFNWJZFTZIDTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YLIVZSAXAIBSLG-UHFFFAOYSA-N 3,5-bis[3,6-bis(4-methoxyphenyl)carbazol-9-yl]benzonitrile Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1C1=CC=C(N(C=2C=C(C=C(C=2)C#N)N2C3=CC=C(C=C3C3=CC(=CC=C32)C=2C=CC(OC)=CC=2)C=2C=CC(OC)=CC=2)C=2C3=CC(=CC=2)C=2C=CC(OC)=CC=2)C3=C1 YLIVZSAXAIBSLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SBXJPNKMWHONQH-UHFFFAOYSA-N 3,5-bis[4-[3,6-bis(4-methoxyphenyl)carbazol-9-yl]phenyl]benzonitrile Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1C1=CC=C(N(C=2C=CC(=CC=2)C=2C=C(C=C(C=2)C#N)C=2C=CC(=CC=2)N2C3=CC=C(C=C3C3=CC(=CC=C32)C=2C=CC(OC)=CC=2)C=2C=CC(OC)=CC=2)C=2C3=CC(=CC=2)C=2C=CC(OC)=CC=2)C3=C1 SBXJPNKMWHONQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QHDXMMCGGVJXIP-UHFFFAOYSA-N 3,5-di(carbazol-9-yl)benzonitrile Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2N1C1=CC(N2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C32)=CC(C#N)=C1 QHDXMMCGGVJXIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UTKIOZXIDDHRAR-UHFFFAOYSA-N 3,6-bis(4-methoxyphenyl)-9-phenylcarbazole Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1C1=CC=C(N(C=2C=CC=CC=2)C=2C3=CC(=CC=2)C=2C=CC(OC)=CC=2)C3=C1 UTKIOZXIDDHRAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RKSPTRGAOMSBQN-UHFFFAOYSA-N 3,6-bis(4-methoxyphenyl)-9h-carbazole Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1C1=CC=C(NC=2C3=CC(=CC=2)C=2C=CC(OC)=CC=2)C3=C1 RKSPTRGAOMSBQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HNMJYYKKLWEDGW-UHFFFAOYSA-N 4-(3,6-dibromocarbazol-9-yl)benzonitrile Chemical compound C12=CC=C(Br)C=C2C2=CC(Br)=CC=C2N1C1=CC=C(C#N)C=C1 HNMJYYKKLWEDGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DSKKEAIKYXXAKG-UHFFFAOYSA-N 4-[3,6-bis[4-(2-ethylhexoxy)phenyl]carbazol-9-yl]benzonitrile Chemical compound C1=CC(OCC(CC)CCCC)=CC=C1C1=CC=C(N(C=2C=CC(=CC=2)C#N)C=2C3=CC(=CC=2)C=2C=CC(OCC(CC)CCCC)=CC=2)C3=C1 DSKKEAIKYXXAKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QJPJQTDYNZXKQF-UHFFFAOYSA-N 4-bromoanisole Chemical compound COC1=CC=C(Br)C=C1 QJPJQTDYNZXKQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IHDDUZSNZRAXFF-UHFFFAOYSA-N 4-carbazol-9-ylbenzonitrile Chemical compound C1=CC(C#N)=CC=C1N1C2=CC=CC=C2C2=CC=CC=C21 IHDDUZSNZRAXFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AEKVBBNGWBBYLL-UHFFFAOYSA-N 4-fluorobenzonitrile Chemical compound FC1=CC=C(C#N)C=C1 AEKVBBNGWBBYLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWLPIUMDWBZQMK-UHFFFAOYSA-N 9-(4-bromophenyl)-3,6-bis(4-methoxyphenyl)carbazole Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1C1=CC=C(N(C=2C=CC(Br)=CC=2)C=2C3=CC(=CC=2)C=2C=CC(OC)=CC=2)C3=C1 MWLPIUMDWBZQMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N [1,10]phenanthroline Chemical compound C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1 DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- QARVLSVVCXYDNA-UHFFFAOYSA-N bromobenzene Chemical compound BrC1=CC=CC=C1 QARVLSVVCXYDNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- LNOPIUAQISRISI-UHFFFAOYSA-N n'-hydroxy-2-propan-2-ylsulfonylethanimidamide Chemical compound CC(C)S(=O)(=O)CC(N)=NO LNOPIUAQISRISI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N phosphoryl trichloride Chemical compound ClP(Cl)(Cl)=O XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LPNYRYFBWFDTMA-UHFFFAOYSA-N potassium tert-butoxide Chemical compound [K+].CC(C)(C)[O-] LPNYRYFBWFDTMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000006617 triphenylamine group Chemical group 0.000 description 2
- QUKFESWHICJFGI-UHFFFAOYSA-N 1,4,7,10,13,16-hexaoxacyclononadecane Chemical compound C1COCCOCCOCCOCCOCCOC1 QUKFESWHICJFGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MQPDIUBWCVVWJQ-UHFFFAOYSA-N 1-(2-ethylhexoxy)-4-(iodomethyl)benzene Chemical compound CCCCC(CC)COC1=CC=C(CI)C=C1 MQPDIUBWCVVWJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UOMCJERKHZESES-UHFFFAOYSA-N 1-(2-ethylhexoxy)-4-iodobenzene Chemical compound CCCCC(CC)COC1=CC=C(I)C=C1 UOMCJERKHZESES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001644 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- VLHWNGXLXZPNOO-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]-3-(2-morpholin-4-ylethyl)pyrazol-1-yl]-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C=1C(=NN(C=1)CC(=O)N1CC2=C(CC1)NN=N2)CCN1CCOCC1 VLHWNGXLXZPNOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCQAWZAYNSHXHV-UHFFFAOYSA-N 2-amino-4-[2-(2-ethylhexoxy)phenyl]benzaldehyde Chemical compound C(C)C(COC1=C(C=CC=C1)C1=CC(=C(C=O)C=C1)N)CCCC HCQAWZAYNSHXHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940093475 2-ethoxyethanol Drugs 0.000 description 1
- KQDJTBPASNJQFQ-UHFFFAOYSA-N 2-iodophenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1I KQDJTBPASNJQFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TZKAWDUAADEPMR-UHFFFAOYSA-N 3,5-bis[4-[3,6-bis(4-methoxyphenyl)carbazol-9-yl]phenyl]benzoic acid Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1C1=CC=C(N(C=2C=CC(=CC=2)C=2C=C(C=C(C=2)C(O)=O)C=2C=CC(=CC=2)N2C3=CC=C(C=C3C3=CC(=CC=C32)C=2C=CC(OC)=CC=2)C=2C=CC(OC)=CC=2)C=2C3=CC(=CC=2)C=2C=CC(OC)=CC=2)C3=C1 TZKAWDUAADEPMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NZWIYPLSXWYKLH-UHFFFAOYSA-N 3-(bromomethyl)heptane Chemical compound CCCCC(CC)CBr NZWIYPLSXWYKLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ARFFUTYHKZEVGA-UHFFFAOYSA-N 3-(bromomethyl)hexane Chemical compound CCCC(CC)CBr ARFFUTYHKZEVGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OELHQHILWOIUSL-UHFFFAOYSA-N 3-bromooctane Chemical compound CCCCCC(Br)CC OELHQHILWOIUSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MRWWWZLJWNIEEJ-UHFFFAOYSA-N 4,4,5,5-tetramethyl-2-propan-2-yloxy-1,3,2-dioxaborolane Chemical compound CC(C)OB1OC(C)(C)C(C)(C)O1 MRWWWZLJWNIEEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLTOSJMNLYMQEZ-UHFFFAOYSA-N 4-(2-ethylhexoxy)-n-[4-(2-ethylhexoxy)phenyl]-n-phenylaniline Chemical compound C1=CC(OCC(CC)CCCC)=CC=C1N(C=1C=CC(OCC(CC)CCCC)=CC=1)C1=CC=CC=C1 YLTOSJMNLYMQEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WZYGCYPKYBMWOY-UHFFFAOYSA-N 4-(4-butoxy-n-(4-butoxyphenyl)anilino)-2,3,5,6-tetramethylbenzoic acid Chemical compound C1=CC(OCCCC)=CC=C1N(C=1C(=C(C)C(C(O)=O)=C(C)C=1C)C)C1=CC=C(OCCCC)C=C1 WZYGCYPKYBMWOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TVFWQZXZJTWNPV-UHFFFAOYSA-N 4-[3,6-bis(4-butoxyphenyl)carbazol-9-yl]benzoic acid Chemical compound C1=CC(OCCCC)=CC=C1C1=CC=C(N(C=2C=CC(=CC=2)C(O)=O)C=2C3=CC(=CC=2)C=2C=CC(OCCCC)=CC=2)C3=C1 TVFWQZXZJTWNPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GZFGOTFRPZRKDS-UHFFFAOYSA-N 4-bromophenol Chemical compound OC1=CC=C(Br)C=C1 GZFGOTFRPZRKDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VSMDINRNYYEDRN-UHFFFAOYSA-N 4-iodophenol Chemical compound OC1=CC=C(I)C=C1 VSMDINRNYYEDRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004172 4-methoxyphenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C(OC([H])([H])[H])=C([H])C([H])=C1* 0.000 description 1
- YSHMQTRICHYLGF-UHFFFAOYSA-N 4-tert-butylpyridine Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=NC=C1 YSHMQTRICHYLGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- DAHVUVORWIMXBJ-UHFFFAOYSA-N C(C)(C)OB1OC(C(O1)(C)C)(C)C.C(C)(C)OB1OC(C(O1)(C)C)(C)C Chemical compound C(C)(C)OB1OC(C(O1)(C)C)(C)C.C(C)(C)OB1OC(C(O1)(C)C)(C)C DAHVUVORWIMXBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ODEQNIGBRFFXIL-UHFFFAOYSA-N CCCCC(CC)COC(C=C1)=CC=C1C(C=CC=C1)=C1N Chemical compound CCCCC(CC)COC(C=C1)=CC=C1C(C=CC=C1)=C1N ODEQNIGBRFFXIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MENPBKCQWFJFTO-UHFFFAOYSA-N CCCCC(CC)COC1=CC=C(C=C1)C2=C(C(=CC=C2)C(=O)O)N Chemical compound CCCCC(CC)COC1=CC=C(C=C1)C2=C(C(=CC=C2)C(=O)O)N MENPBKCQWFJFTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CCYWUQYBBVOAJK-UHFFFAOYSA-N CCCCC(CC)COC1=CC=C(C=C1)C2=CC=CC(=C2N)C=O Chemical compound CCCCC(CC)COC1=CC=C(C=C1)C2=CC=CC(=C2N)C=O CCYWUQYBBVOAJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NPNMHHNXCILFEF-UHFFFAOYSA-N [F].[Sn]=O Chemical compound [F].[Sn]=O NPNMHHNXCILFEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEBYOCJZLPJAJK-UHFFFAOYSA-N [I+].C[N+]1=C(N(C=C1)CCC)C Chemical compound [I+].C[N+]1=C(N(C=C1)CCC)C GEBYOCJZLPJAJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000002490 anilino group Chemical group [H]N(*)C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 125000006226 butoxyethyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004556 carbazol-9-yl group Chemical group C1=CC=CC=2C3=CC=CC=C3N(C12)* 0.000 description 1
- 150000001716 carbazoles Chemical class 0.000 description 1
- QNEFNFIKZWUAEQ-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;potassium Chemical compound [K].OC(O)=O QNEFNFIKZWUAEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OEYIOHPDSNJKLS-UHFFFAOYSA-N choline Chemical compound C[N+](C)(C)CCO OEYIOHPDSNJKLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960001231 choline Drugs 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical class [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- SPWVRYZQLGQKGK-UHFFFAOYSA-N dichloromethane;hexane Chemical compound ClCCl.CCCCCC SPWVRYZQLGQKGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004683 dihydrates Chemical class 0.000 description 1
- VAYGXNSJCAHWJZ-UHFFFAOYSA-N dimethyl sulfate Chemical compound COS(=O)(=O)OC VAYGXNSJCAHWJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N diphenylamine Chemical group C=1C=CC=CC=1NC1=CC=CC=C1 DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000003818 flash chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000037797 influenza A Diseases 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- INQOMBQAUSQDDS-UHFFFAOYSA-N iodomethane Chemical compound IC INQOMBQAUSQDDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- LZXXNPOYQCLXRS-UHFFFAOYSA-N methyl 4-aminobenzoate Chemical compound COC(=O)C1=CC=C(N)C=C1 LZXXNPOYQCLXRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CZNGTXVOZOWWKM-UHFFFAOYSA-N methyl 4-bromobenzoate Chemical compound COC(=O)C1=CC=C(Br)C=C1 CZNGTXVOZOWWKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N phosphinic chloride Chemical compound ClP=O RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D209/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
- C07D209/56—Ring systems containing three or more rings
- C07D209/80—[b, c]- or [b, d]-condensed
- C07D209/82—Carbazoles; Hydrogenated carbazoles
- C07D209/86—Carbazoles; Hydrogenated carbazoles with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached to carbon atoms of the ring system
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C229/00—Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
- C07C229/52—Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of the same carbon skeleton
- C07C229/54—Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of the same carbon skeleton with amino and carboxyl groups bound to carbon atoms of the same non-condensed six-membered aromatic ring
- C07C229/60—Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of the same carbon skeleton with amino and carboxyl groups bound to carbon atoms of the same non-condensed six-membered aromatic ring with amino and carboxyl groups bound in meta- or para- positions
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Indole Compounds (AREA)
Abstract
본 발명은, 하기 화학식1 또는 화학식2로 표시되는 정공전도특성을 갖는 화합물, 그의 공흡착체로서의 용도, 및 그를 포함하는 태양전지에 관한 것이다.
Description
본 발명은 정공전도특성을 갖는 화합물, 그의 공흡착체로서의 용도, 및 그를 포함하는 염료감응 태양전지에 관한 것이다.
염료감응 태양전지의 작동원리는, 표면에 염료분자가 화학적으로 흡착된 n-형 나노입자 반도체 산화물 전극에 태양 빛(가시광선)이 흡수되면 염료분자가 전자-홀 쌍을 생성하고, 상기 전자는 반도체 산화물의 전도띠로 주입되어 나노입자간 계면을 통하여 투명 전도성 막으로 전달되어 전류를 발생시키며, 상기 홀은 산화-환원 전해질에 의해 전자를 받아 다시 환원되는 메카니즘으로 설명될 수 있다.
특히, 염료감응 태양전지의 광전환 효율은 다른 종류의 태양전지와는 달리 셀 제작 공정보다도 재료의 특성에 크게 의존한다. 재료측면에서 염료감응 태양전지의 광전환 효율에 가장 많은 영향을 미치는 인자로는 염료(dye), 전해질(electrolyte), 및 투명 금속 산화물 나노 구조(metal oxide)를 들 수 있는데, 이 요소들을 얼마나 잘 조합시키느냐에 따라서 광전환 효율이 크게 좌우된다.
유기염료는 1) 높은 흡광 효율(분자내 π→π* 전이)을 나타내어 빛을 잘 흡수할 수 있고, 2) 다양한 구조의 분자설계가 용이하여 흡수 파장대를 자유롭게 조절할 수 있으며, 3) 금속을 사용하지 않음으로써 자원적인 제약이 없으며, 4) 유기금속 염료보다 훨씬 저가로 합성될 수 있다는 장점이 있다. 그에 반해 1) 유기금속 염료에 비해 아직은 효율이 낮고, 2) π-컨쥬게이션 유기 분자의 특성상 분자간 인력에 의한 π-π 스택킹(stacking)이 발생하기 쉬우며, 3) 유기물의 특성상 광흡수 후 여기 상태(π*)의 수명이 짧으며, 4) 가시광선 영역에서 흡수 스펙트럼의 파장대 폭이 넓지 않아 가시광선 전파장대의 빛을 흡수하기 힘들다는 단점을 가지고 있다.
현재까지 유기금속 염료를 사용하는 염료감응 태양전지의 효율은 11.2% 정도가 최고이며, 최근 유기염료가 빠른 속도로 발전하여 유기금속 염료의 최대효율에 접근하고 있지만, 아직까지 유기금속 염료보다 더 높은 효율이 보고된 적은 없으며, 유기금속 염료 또한 최고 효율이 지난 몇 년간 정체되어 있는 상태이다. 따라서 염료감응 태양전지의 효율을 증가시키려면 새로운 염료의 개발도 필요하지만, n형 반도체의 전도띠를 높일 수 있는 물질을 개발하여 개방전압(Voc)의 증가를 통하여 효율을 높일 수 있는 산화물 전극의 최적화가 필요하다.
DSSC(dye sensitized solar cell)에서 염료의 분자구조는 중요한 역할을 하게 된다. DSSC는 빛을 흡수한 후 염료와 금속 산화물의 계면에서 전하분리를 시작하는데, 이때 염료의 에너지 준위와 금속산화물 계면에서의 전자이동과정에 의해 태양전지의 성능이 결정된다.
염료의 분자설계 이외에 부가물을 첨가함으로서 DSSC의 효율을 증가시킬 수 있는데, 그 예로 TBP(4-tert-butylpyridine)의 첨가나 공흡착체(co-adsorbent)로서 데옥시콜린산(deoxycholic acid, DCA)의 이용을 들 수 있다. 구체적으로, DCA는 금속 산화물 표면에서 염료의 응집을 방지하여 염료에서 금속 산화물로의 전자주입 효율을 향상시킨다. 그리고 DCA의 사용으로 금속 산화물 표면에 흡착되는 염료양이 감소되는 것도 광전류와 광전압을 개선시키는 효과를 제공한다. 개방회로 전압(VOC)의 최고 값은 태양광 시뮬레이터(AM 1.5G, 100mWcm-2)로 조명하였을 때 금속 산화물의 페르미(Fermi) 준위와 산화환원 쌍의 산화환원 퍼텐셜의 차이이다. 전해질에 TBP를 첨가하는 것은 금속 산화물의 전도띠 준위를 크게 올리고, DSSC의 VOC와 fill factor(FF)를 향상시키기 때문에 전지의 전체적인 효율을 향상시킨다. VOC의 향상은 암전류의 감소 즉, 주입된 전자와 전해질에 포함된 트리요오드(I3 -) 사이의 재결합의 감소를 의미한다.
그러나 상기와 같은 종래의 방법은 주입된 전자와 산화된 염료 및 전해질의 I3 - 이온간의 재결합을 충분히 억제하지 못하기 때문에, DSSC가 이론적인 값보다 낮은 VOC를 나타내는 실질적인 원인으로 작용하는 것으로 보인다.
본 발명은 기존에 사용해오던 데옥시콜린산(DCA)의 대용으로 사용할 수 있는 새로운 개념의 공흡착체로서,
기존의 I3 -/I-시스템의 산화-환원 전위 보다 낮은 새로운 산화-환원 전위를 형성하여 염료와의 개방전압손실을 줄이며, 또한 기본 전위 보다 낮아진 산화-환원 전위로 인하여 n형 반도체 전도띠의 페르미 레벨과의 전위차를 더욱 크게 형성하여 개방전압(Voc)을 높이며, 염료들의 응집을 방지하여 염료에서 금속 산화물로의 전자주입 효율을 높여 Jsc값을 상승시키며, 높은 정공(홀) 수송 능력으로 전기전도도 및 이온 전도도를 향상시켜서 TiO2/염료/전해질 계면에서 저항을 낮추고 더 높은 Jsc값을 제공하며, 분자량이 작아서 기공 채움(Pore filling)에 대한 문제 없이 TiO2 계면에 흡착이 가능하여 염료분자에 생긴 홀이 공흡착체 물질로 더욱더 빠르게 이동되게 하며, TiO2로 구성되는 반도체층과 요오드를 포함하는 전해질의 계면에서 일어나는 전자의 재결합을 감소시키는 정공전도특성을 갖는 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 광흡수층에 포함함으로써 광전류와 광전압이 개선되는 염료감응 태양전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은,
하기 화학식1 또는 화학식2로 표시되는 화합물을 제공한다:
상기 식에서
R1, R2, R3, R4, R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소; C1~C15의 알콕시로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알킬; C1~C15의 알킬로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알콕시; C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시; C1~C15의 알콕시로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알킬, C1~C15의 알킬로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알콕시, 및 C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환기로 치환 또는 비치환된 C5~C20의 아릴 또는 헤테로 아릴; 또는 C1~C15의 알콕시로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알킬, C1~C15의 알킬로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알콕시, 및 C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환기로 치환 또는 비치환된 C6~C22의 아릴알킬 또는 헤테로 아릴알킬기이며;
R7은 결합 또는 부존재이며,
R8 및 R9은 하나 또는 두개의 C1~C5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 메틸렌기이거나 부존재이며;
Ar은 C5~C20의 방향족환 또는 방향족 헤테로환이며, 상기 헤테로환은 O, S 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1~3개의 헤테로 원소를 포함하며;
m은 0~5의 정수이고;
n, o 및 p는 각각 독립적으로 0 또는 1이며;
단, 상기 Ar이 방향족 헤테로환인 경우, R3, R4, R5 및 R6 중 하나 이상은 부존재하는 것일 수 있다.
상기 식에서
R1, R2, R10 및 R11은 각각 독립적으로 수소; C1~C15의 알콕시로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알킬; C1~C15의 알킬로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알콕시; C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시; C1~C15의 알콕시로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알킬, C1~C15의 알킬로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알콕시, 및 C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환기로 치환 또는 비치환된 C5~C20의 아릴 또는 헤테로 아릴; 또는 C1~C15의 알콕시로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알킬, C1~C15의 알킬로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알콕시, 및 C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환기로 치환 또는 비치환된 C6~C22의 아릴알킬 또는 헤테로 아릴알킬기이며;
Ar은 C5~C20의 방향족환 또는 방향족 헤테로환이며, 상기 헤테로환은 O, S 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1~3개의 헤테로 원소를 포함하며;
n은 0 내지 3의 정수이다.
또한, 본 발명은,
상기 화학식1 또는 화학식2로 표시되는 화합물을 포함하는 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 제공한다.
또한, 본 발명은,
상기 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 광흡수층에 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지를 제공한다.
본 발명의 정공전도특성을 갖는 화합물은 기존의 I3 -/I-시스템의 산화-환원 전위 보다 새로운 산화-환원 전위를 형성하여 염료와의 개방전압손실을 줄여주며, 또한 낮아진 산화-환원 전위로 인하여 n형 반도체의 전도띠의 페르미 레벨과의 전위차를 더욱 크게 형성하여 개방전압(Voc)을 더욱 증가시키는 효과를 제공한다.
또한, 염료들의 응집을 방지하여 염료에서 금속 산화물로의 전자주입 효율을 높여 Jsc값을 상승시키며, 높은 정공(홀) 수송 능력으로 전기전도도 및 이온 전도도를 향상시켜서 TiO2/염료/전해질 계면 사이의 저항을 낮춰 더 높은 Jsc값을 제공하며, 분자량이 작아서 기공 채움에 대한 문제 없이 TiO2 계면에 흡착 가능하여 염료분자에 생긴 홀이 공흡착체 물질로 더욱더 빠르게 이동되게 하며, TiO2로 구성되는 반도체층과 요오드를 포함하는 전해질의 계면에서 일어나는 전자의 재결합을 감소시켜서 궁극적으로 염료감응 태양전지의 광전류와 광전압을 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 정공전도특성을 발현하는 화합물은 가격이 저렴하여 태양전지의 효율을 향상시키는데 매우 유용하게 사용될 수 있다.
도1은 염료감응 태양전지에서 정공전도특성을 갖는 공흡착체의 역할을 도식화하여 나타낸 것이다.
도2는 실시예 및 비교예에서 제조한 염료 용액을 TiO2필름에 흡착시켜서 측정한 UV-vis absorption spectra 그래프이다.
도3은 실시예 및 비교예에서 제조한 염료감응 태양전지의 전류-전압곡선 그래프이다.
도4는 실시예 및 비교예에서 제조한 염료감응 태양전지의 광전변환효율(IPCE) 그래프이다.
도5는 염료감응 태양전지 내에서의 전하이동 저항을 측정하기 위하여 1 sun(100mW/cm2) 조건하에서 AC 임피던스를 측정한 Nyquist plot이다.
도6은 실시예 및 비교예에서 제조한 염료 용액의 태양전지 내에서의 내부 저항을 구하기 위하여 설정한 등가회로를 나타낸다.
도7은 실시예 및 비교예에서 제조한 염료감응 태양전지의 전류-전압곡선 그래프이다.
도8은 실시예 및 비교예에서 제조한 염료감응 태양전지의 광전변환효율(IPCE) 그래프이다.
도2는 실시예 및 비교예에서 제조한 염료 용액을 TiO2필름에 흡착시켜서 측정한 UV-vis absorption spectra 그래프이다.
도3은 실시예 및 비교예에서 제조한 염료감응 태양전지의 전류-전압곡선 그래프이다.
도4는 실시예 및 비교예에서 제조한 염료감응 태양전지의 광전변환효율(IPCE) 그래프이다.
도5는 염료감응 태양전지 내에서의 전하이동 저항을 측정하기 위하여 1 sun(100mW/cm2) 조건하에서 AC 임피던스를 측정한 Nyquist plot이다.
도6은 실시예 및 비교예에서 제조한 염료 용액의 태양전지 내에서의 내부 저항을 구하기 위하여 설정한 등가회로를 나타낸다.
도7은 실시예 및 비교예에서 제조한 염료감응 태양전지의 전류-전압곡선 그래프이다.
도8은 실시예 및 비교예에서 제조한 염료감응 태양전지의 광전변환효율(IPCE) 그래프이다.
본 발명은, 하기 화학식1로 표시되는 화합물에 관한 것이다:
[화학식1]
상기 식에서
R1, R2, R3, R4, R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소; C1~C15의 알콕시로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알킬; C1~C15의 알킬로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알콕시; C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시; C1~C15의 알콕시로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알킬, C1~C15의 알킬로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알콕시, 및 C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환기로 치환 또는 비치환된 C5~C20의 아릴 또는 헤테로 아릴; 또는 C1~C15의 알콕시로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알킬, C1~C15의 알킬로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알콕시, 및 C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환기로 치환 또는 비치환된 C6~C22의 아릴알킬 또는 헤테로 아릴알킬기이며;
R7은 결합 또는 부존재이며,
R8 및 R9은 하나 또는 두개의 C1~C5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 메틸렌기이거나 부존재이며;
Ar은 C5~C20의 방향족환 또는 방향족 헤테로환이며, 상기 헤테로환은 O, S 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1~3개의 헤테로 원소를 포함하며;
m은 0~5의 정수이고;
단, 상기 Ar이 방향족 헤테로환인 경우, R3, R4, R5 및 R6 중 하나 이상은 부존재하는 것일 수 있다.
상기 화학식1로 표시되는 화합물은 우수한 정공전도특성을 갖는다.
본 발명은, 하기 화학식2로 표시되는 화합물에 관한 것이다:
[화학식2]
상기 식에서
R1, R2, R10 및 R11은 각각 독립적으로 수소; C1~C15의 알콕시로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알킬; C1~C15의 알킬로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알콕시; C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시; C1~C15의 알콕시로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알킬, C1~C15의 알킬로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알콕시, 및 C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환기로 치환 또는 비치환된 C5~C20의 아릴 또는 헤테로 아릴; 또는 C1~C15의 알콕시로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알킬, C1~C15의 알킬로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알콕시, 및 C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환기로 치환 또는 비치환된 C6~C22의 아릴알킬 또는 헤테로 아릴알킬기이며;
Ar은 C5~C20의 방향족환 또는 방향족 헤테로환이며, 상기 헤테로환은 O, S 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1~3개의 헤테로 원소를 포함하며;
n은 1 내지 3의 정수이다.
상기 화학식1로 표시되는 화합물은 우수한 정공전도특성을 갖는다.
상기 화학식1 또는 화학식2에 있어서,
각각의 치환기에 포함된 C1~C15의 알킬기로는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥틸, 헵틸 또는 옥틸기 등이 바람직하고, C1~C15의 알콕시기로는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥톡시 또는 헵톡시기 등이 바람직하다.
예컨대, C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알킬기로는 부톡시메틸, 부톡시에틸, 헥톡시메틸, 헵톡시메틸 등을 들 수 있으며, C1~C15의 알킬로 치환된 C1~C15의 알콕시기로는 2-에틸헵틸옥시, 3-에틸헵틸옥시, 2-메틸부틸옥시, 2-에틸펜틸옥시, 3-에틸펜틸옥시기 등을 들 수 있으며, C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시기로는 3-메톡시펜톡시, 3-에톡시펜톡시, 3-프로톡시펜톡시, 2-메톡시헥톡시, 2-에톡시헥톡시, 2-프로톡시헥톡시기 등을 들 수 있다.
또한, C5~C20의 아릴 또는 헤테로 아릴기, 및 C6~C22의 아릴알킬 또는 헤테로 아릴알킬기에 포함되는 아릴기 또는 헤테로 아릴기로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 페닐, 나프틸, 티오페닐, 안트라실, 이미다졸, 피리딘, 옥사졸, 티아졸, 퀴놀린, 에닷(EDOT,3,4-ethylenedioxythiophene) 등을 들 수 있다.
상기 Ar로는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 페닐, 나프탈렌, 안트라센, 이미다졸, 피리딘, 옥사졸, 티아졸, 퀴놀린, 에닷(EDOT) 등을 들 수 있다.
본 발명의 치환기들에 포함된 알킬기는 측쇄 또는 분지쇄 형태일 수 있다.
본 발명의 정공전도특성을 갖는 화합물은 염료감응 태양전지에 있어서 데옥시콜린산(DCA)의 대용으로 사용될 수 있는 새로운 개념의 정공전도특성을 갖는 공흡착체로서, 염료의 응집을 방지하는 기능이 우수할 뿐만 아니라, 작은 분자량에 의해 TiO2 계면까지 침투하는 것이 가능하여 Pore filling 문제도 최소화하는 특징을 갖는다.
이하에서, 본 발명의 신규한 화합물들의 구체예와 제조방법을 예를들어 설명한다.
상기 화학식1 및 화학식2의 화합물의 구체적인 예로는 하기 화학식3 내지 화학식10의 화합물을 들을 수 있다.
[화학식3]
상기 화학식3의 화합물은 카바졸을 포함하는 것을 특징으로 하며, 구조 내에 비공유 전자쌍을 갖는 질소 원자와 2중 결합을 포함하므로 정공의 수송능력이 우수하다.
[화학식4]
상기 화학식4의 화합물은 트리페닐아민 구조를 포함하는 것을 특징으로 하며, 구조 내에 비공유 전자쌍을 갖는 질소 원자와 2중 결합을 포함하므로 정공의 수송능력이 우수하다.
상기 화학식4의 화합물 중 2-(4-(비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)아미노)페닐)아세트산은 하기의 반응식1에 의해 제조될 수 있다. 더 자세한 내용은 하기 실시예1 에서 설명된다.
[반응식1]
[화학식5]
상기 화학식5의 화합물은 트리페닐아민 구조를 포함하는 것을 특징으로 하며, 구조 내에 비공유 전자쌍을 갖는 질소 원자와 2중 결합을 포함하므로 정공의 수송능력이 우수하다.
[화학식6]
상기 화학식6의 화합물은 나프탈렌과 다이페닐 아민 구조를 포함하는 것을 특징으로 하며, 구조 내에 비공유 전자쌍을 갖는 질소 원자와 2중 결합을 포함하므로 정공의 수송능력이 우수하다.
[화학식7]
상기 화학식7의 화합물은 다이플루오렌과 페닐아민 구조를 포함하는 것을 특징으로 하며, 구조 내에 비공유 전자쌍을 갖는 질소 원자와 2중 결합을 포함하므로 정공의 수송능력이 우수하다.
상기 화학식7의 화합물 중 4-(비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노)벤조산은 하기의 반응식2에 의해 제조될 수 있다. 더 자세한 내용은 하기 실시예2에서 설명된다.
[반응식 2]
[화학식8]
상기 화학식8의 화합물은 카바졸을 포함하는 것을 특징으로 하며, 구조 내에 비공유 전자쌍을 갖는 질소 원자와 2중 결합을 포함하므로 정공의 수송능력이 우수하다.
상기 화학식8에 포함되는 화합물 중 4-(3,6-비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)-9H-카바졸-9-일)벤조산은 하기의 반응식3에 의해 제조될 수 있다. 더 자세한 내용은 하기 실시예3에서 설명된다.
[반응식 3]
[화학식9]
상기 화학식9의 화합물은 카바졸을 포함하는 것을 특징으로 하며, 구조 내에 비공유 전자쌍을 갖는 질소 원자와 2중 결합을 포함하므로 정공의 수송능력이 우수하다.
[화학식10]
[화학식11]
상기 화학식10 및 11의 화합물은 벤조산의 메타 위치에 두 개의 카바졸을 포함하는 것을 특징으로 하며, 구조 내에 비공유 전자쌍을 갖는 질소 원자와 2중 결합을 포함하므로 정공전도 능력이 우수하다.
상기 화학식3 내지 화학식11에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R10, R11 및 m의 정의는 상기 화학식1 및 화학식2에서 정의된 바와 같다.
상기 화학식1 및 화학식2의 화합물의 구체적인 예는 다음과 같다:
4-(N,N-비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)아미노)벤조산,
2-(4-(N,N-비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)아미노)페닐)아세트산,
4-(3,6-비스(4-부톡시페닐)-9H-카바졸-9-일)벤조산
4-(N,N-비스(4-부톡시페닐)아미노)-2,3,5,6-테트라메틸벤조산,
4-(N,N-비스(4-부톡시페닐)아미노)-1-나프토산,
4-(N,N-비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노)벤조산,
4-(3,6-비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)-9H-카바졸-9-일)벤조산,
3,5-비스[3,6-비스(4-부톡시페닐)-9H-카바졸-9-일]벤조산,
3,5-비스[3,6-비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)-9H-카바졸-9-일]벤조산,
3,5-비스[4-(3,6-비스(4-부톡시페닐)-9H-카바졸-9-일)페닐]벤조산,
3,5-비스[4-(3,6-비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)-9H-카바졸-9-일)페닐]벤조산
상기 화학식1 및 화학식2로 표시되는 화합물은 공흡착체로서 유용하게 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 상기 화학식1 및 화학식2로 표시되는 화합물을 포함하는 전공전도특성을 갖는 공흡착체를 제공한다.
또한, 본 발명은,
상기 전공전도특성을 갖는 공흡착체를 광흡수층에 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지에 관한 것이다.
본 발명의 정공전도특성을 갖는 화합물을 광흡수층에 포함하는 염료감응 태양전지는 상기 공흡착체에 의한 홀전도성이 우수하여 염료의 재충전이 빨라지며, 염료간의 π-π스태킹(staking)이 방지되며, TiO2로 넘어간 전자가 전해질 또는 염료로 재결합되는 것을 방지하여 높은 JSC값과 높은 VOC값을 갖는다.
본 발명에서 염료감응 태양전지는, 이에 한정되는 것은 아니나, 다음과 같은 구성을 가질 수 있다:
전도성 투명 기판을 포함하는 제1전극;
상기 제1전극의 어느 일면에 형성된 광흡수층;
상기 광흡수층이 형성된 제1전극에 대향하여 배치되는 제2전극; 및
상기 제1전극과 제2전극 사이의 공간에 위치하는 전해질.
상기 태양전지를 구성하는 소재들을 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
전도성 투명 기판을 포함하는 제1전극은 인듐 틴 옥사이드, 플루오린 틴 옥사이드, ZnO- Ga2O3, ZnO-Al2O3 및 주석계 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 물질로 형성된 투광성 전극을 포함하는 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다.
상기 광흡수층은 반도체 미립자, 염료, 정공전도특성을 갖는 화합물 등을 포함하며, 상기 반도체 미립자는, 이에 한정되는 것은 아니나, 이산화티탄(TiO2), 이산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등의 나노입자 산화물로 형성될 수 있다. 상기 반도체 미립자 상에 흡착되는 염료로는 가시광선 영역의 빛을 흡수할 수 있으며, 나노산화물 표면과 견고한 화학결합을 이루며, 열 및 광확적 안정성을 지니고 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 대표적인 예로서, 루테늄계 유기금속화합물을 들 수 있다. 그리고 상기 정공전도특성을 갖는 공흡착체는 빛을 흡수하여 전자를 내준 염료에 생긴 홀을 채우며 자신이 다시 홀이 되며, 다시금 전해질에 의하여 홀을 채운다.
상기 제2전극으로는 상기 제1전극과 동일한 것이 사용될 수 있으며, 제1전극의 투광성 전극 상에 백금 등으로 집전층이 더 형성된 것이 사용될 수도 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 그러나, 이러한 실시예는 본 발명을 좀 더 명확하게 설명하기 위하여 제시되는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 목적으로 제시되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해질 것이다.
실시예.
사용된 시약
테트라하이드로퓨란, 아세토나이트릴, 황산, 톨루엔, 메탄올, 아세트산, 에탄올, 아세톤, 에틸아세테이트, 헥산, 디클로로메탄은 동양화학사 제품을 사용하였다.
2-에톡시에탄올, 디메틸 설폭사이드, 1,2-디클로로벤젠, 디메틸 설페이트, N,N-디메틸 포름아마이드, 2-이소프로폭시-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란(2-isopropoxy-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-dioxaborolane), N-브로모숙신이미드, 설파민산(sulfamic acid), 아염소산나트륨(sodium chlorite), 염화포스포릴, 염화구리(I), 1,10-펜안트롤린(1,10-phenanthroline), 수산화칼륨, 탄산칼륨(potassium carbonate), 요오드, 오르토과요오드산(orthoperiodic acid), 요오드화메틸, 메틸 4-브로모벤조에이트, Cu-브론즈, 19-crown-6, N-부틸리튬, 탄산나트륨, 수산화나트륨, 중탄산나트륨, 황산나트륨, 9H-플루오렌, 4-요오드페놀, 3-(브로모메틸)헥산, 카바졸, 4-플루오로벤조나이트릴, 포타슘-tert-부톡사이드, 3,5-다이브로모벤조나이트릴, 1,2-디메틸-3-프로필이미다졸리움 요오드, LiI, I2, 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트는 Aldrich사 제품을 구입하여 사용하였다.
상기의 시약들은 별다른 정제과정 없이 사용하였다.
합성된 화합물의 확인방법
모든 새로운 화합물은 1H-NMR과 13C-NMR 그리고 FT-IR로 구조를 확인하였다. 1H-NMR은 Varian 300 분광기를 사용하여 기록하였고, 모든 화학적 이동도는 내부 표준물질인 테트라메틸 실란에 대해 ppm 단위로 기록하였다. IR 스펙트럼은 Perkin-Elmer Spectrometer를 사용하여 KBr 펠렛으로 측정하였다.
실시예1: 2-(4-(비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)아미노)페닐)아세트산의 합성
1-1: 1-(2-에틸헥실옥시)-4-요오도벤젠의 합성
250 mL 둥근 플라스크에 4-요오도페놀(요오도페놀, 15 g, 68.18 mmol), K2CO3(24.5 g, 177.26 mmol), DMF 70 mL를 넣고 2시간 동안 환류, 교반한 후, 2-에틸헥실브로마이드(17.12 g, 88.63 mmol)을 주사기를 사용하여 첨가한 후 24시간 동안 환류, 교반하였다. 반응이 종결되면 온도를 상온으로 내리고, 70 mL의 2몰 HCl 수용액으로 산처리 한 후 메틸렌 클로라이드로 추출 하고, 증류수로 여러 번 세척하였다. 유기층은 MgSO4 로 건조한 후 감압 하에서 용매를 제거하고, 관크로마토그래피(실리카, CH2Cl2:헥산 = 3:2)로 생성물을 분리하였다. 수득률은 93 %이었다.
1H NMR(CDCl3. ppm): δ7.55-7.52(d, 2H, Ar-H), 6.69-6.66(d, 2H, Ar-H), 3.80-3.79(d, 2H, CH2-O), 1.73-1.67(m, 1H,(CH2)3-H), 1.53-1.28(m, 8H, -CH2), 0.97-0.88(t, 6H, -CH3).
1-2: 4-디(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)아미노벤젠의 합성
250 mL 둥근 플라스크에 4-(2-에틸헥실옥시)벤질요오다이드(19.03 g, 59.06 mmol), 아닐린(2.5 g, 26.84 mmol), 염화구리(0.27 g, 2.68 mmol), 1,10-펜안트롤린(0.48 g, 2.68 mmol), KOH(9.04g, 161.07 mmol)를 넣고 질소 하에서 주사기로 정제된 톨루엔 20 mL를 첨가한 후, 125℃에서 24시간 동안 환류, 교반하였다. 반응이 종료되면 온도를 상온으로 내리고, 톨루엔으로 추출하여 증류수로 여러 번 세척하였다. 유기층은 MgSO4로 건조한 후 감압 하에서 용매를 제거하고, 관크로마토그래피(실리카, CH2Cl2: 헥산 = 2:3)로 생성물을 분리하였다. 수득률은 80%이었다.
1H NMR(CDCl3. ppm): δ7.23-7.21(t, 1H, Ar-H), 6.85-6.81(t, 2H, Ar-H), 6.79-6.75(d, 4H, Ar-H), 6.63-6.61(d, 2H, Ar-H), 6.55-6.52(d, 4H, Ar-H), 3.80-3.79(d, 4H, CH2-O), 1.73-1.67(m, 2H,(CH2)3-H), 1.53-1.28(m, 16H, -CH2), 0.97-0.88(t, 12H, -CH3).
1-3: 4-디(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)아미노벤즈알데히드의 합성
250 mL 슈렝크 플라스크에 4-(2-에틸헥실옥시)-N-(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)-N-페닐벤젠아민(5g, 20.38mmol)이 담긴 적하 깔대기을 장치하고 진공으로 건조하였다. 건조가 완료되면 질소 환류 하에서 주사기를 사용하여 POCl3(3.28g, 21.04 mmol), DMF 30 mL를 플라스크에 첨가 하였다. 그 후 적하 깔대기에 20 mL의 DMF를 추가로 첨가 한 후 0℃에서 천천히 적하 하였다. 적하가 완료된 후 90℃에서 24시간 동안 환류, 교반하였다. 반응이 종료되면 온도를 상온으로 내리고, MC로 추출하여 증류수로 세척하였다. 유기층을 MgSO4로 건조한 후 감압 하에서 용매를 제거하고, 관크로마토그래피(실리카, CH2Cl2: 헥산 = 2:3)로 생성물을 분리하였다. 수득률은 80%이었다.
1 H NMR(CDCl3. ppm): δ9.9(s, 1H, H-C=O), 7.09-7.07(d, 2H, Ar-H), 6.85-6.82(d, 2H, Ar-H), 6.77-6.74(d, 4H, Ar-H), 6.54-6.52(d, 4H, Ar-H), 3.80-3.79(d, 4H, CH2-O), 1.73-1.67(m, 2H,(CH2)3-H), 1.53-1.28(m, 16H, -CH2), 0.97-0.88(t, 12H, -CH3).
1-4: 4-디(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)아미노벤조산의 합성
4-디(4-(2-에틸헥실옥시페닐)아미노벤즈알데히드와 아염소산나트륨(NaClO2)을 아세톤에 넣고 0℃에서 천천히 교반시켰다. 그리고 다시 설파믹산과 물을 넣어주면서 실온에서 12시간 교반 시켰다. 물과 에틸아세테이트로 추출하여 유기층을 MgSO4로 건조한 후 감압 하에서 용매를 제거하고, 관크로마토그래피(실리카, CH2Cl2)로 생성물을 분리하였다. 수득률은 80%이었다.
1 H NMR(CDCl3. ppm): δ12.7(s, 1H, H-O-C=O), δ7.09-7.07(d, 2H, Ar-H), 6.85-6.82(d, 2H, Ar-H), 6.77-6.74(d, 4H, Ar-H), 6.54-6.52(d, 4H, Ar-H), 4.61(s, 2H, CH2), 3.80-3.79(d, 4H, CH2-O), 1.73-1.67(m, 2H,(CH2)3-H), 1.53-1.28(m, 16H, -CH2), 0.97-0.88(t, 12H, -CH3).
실시예 2: 4-(비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노)벤조산의 합성
2-1: 2-요오도 플루오렌의 합성
플루오렌(30.0 g, 180 mmol)을 끓는 용매(아세틱산:물:황산/100:20:3(v/v/v))에 녹인 후 퍼아이오딕산 디하이드레이트(8.0 g, 45 mmol)와 요오드(23.0 g, 91.0 mmol)를 첨가하였다. 65℃에서 4시간 교반 후 생성된 침전물을 여과한 후 여과물을 2N 소듐카보네이트 수용액과 물로 세척하였다. 생성된 결정은 헥산에서 재결정하였다. 수득률은 72%이었다.
1H NMR(300 MHz, CDCl3) δ(TMS, ppm): 3.81(2H, s, -CH2), 7.31(2H, m, Ar-H), 7.44(2H, m, Ar-H), 7.66(1H, d, Ar-H), 7.73(1H, d, Ar-H), 7.85(1H, s, Ar-H).
2-2: 9,9-디메틸-2-요오도 플루오렌의 합성
2-요오도 플루오렌(25.0 g, 85.6 mmol)이 녹아 있는 냉각된 무수 테트라하이드로퓨란에 포타슘터트부톡사이드(21.8 g, 0.19 mol)를 첨가한 후 실온에서 1.5.시간 교반한다. 메틸요오드(28.2 g, 0.19 mol)를 첨가한 후 두 시간 교반하였다. 생성된 요오드화칼륨을 여과한 후 감압하에 용매를 제거하고 이를 실리카 컬럼 크로마토그래피(헥산)로 정제하였다. 수득률은 70%이었다.
1H NMR(300 MHz, CDCl3) δ(TMS, ppm): 1.47(6H, s, -CH3), 7.31(2H, m, Ar-H)), 7.45(2H, m, Ar-H), 7.66(1H, d, Ar-H), 7.73(1H, d, Ar-H), 7.85(1H, s, Ar-H).
2-3: 메틸 4-(비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노)벤조에이트의 합성
상기에서 얻은 9,9-디메틸-2-요오도 플루오렌(5.00 g, 15.6 mmol), 메틸-4-아미노 벤조에이트(1.00 g, 6.62 mol), 구리-주석 합금(0.12 g, 0.66 mmol), 18-크라운-6(0.180 g, 0.68 mmol), 포타슘 카보네이트(4.1 g, 29.6 mmol)을 1,2-디클로로벤젠에 녹인 후 2일 동안 환류, 교반하였다. 반응이 종결된 후, 혼합물을 디클로로메탄과 물로 수회 추출한 후 유기층을 무수 마그네슘설페이트로 건조하고, 여과한 후, 감압하에 용매를 제거하고 이를 실리카 컬럼 크로마토그래피(디클로로메탄-헥산=2:1)로 정제하였다. 수득률은 59%이었다.
1H NMR(300 MHz, CDCl3) δ(TMS, ppm): 1.43(12H, s, -CH3), 3.89(3H, s, -CH3), 7.31(4H, m, Ar-H)), 7.45(2H, m, Ar-H), 7.66(6H, m, Ar-H), 7.73(4H, d, Ar-H), 7.85(2H, d, Ar-H).
2-4: 4-(비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노)벤조산의 합성
250 mL 플라스크에 상기에서 얻은 메틸 4-(비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노)벤조에이트(300 mg, 0.58 mmol), KOH(330 mg, 5.88 mmol), THF-에탄올(1:1) 100 mL, 증류수 30 mL를 넣고 하루동안 환류, 교반하였다. 반응이 종결되면 온도를 상온으로 내리고, 진한 염산을 첨가하여 용액을 PH 2로 맞추었다. 이 용액을 CH2Cl2로 추출하고, 유기층을 중탄산나트륨(sodium bicarbonate) 수용액과 물로 수회 세척하고, 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 감압하에서 용매를 제거하고, 생성물을 속성 관크로마토그래피(실리카, CH2Cl2 : EA = 3 : 2)로 분리하였다. 분리된 생성물을 차가운 에탄올로 세척하고, 진공 하에서 건조하였다. 수득률은 80%이었다.
1H NMR(300 MHz, CDCl3) δ(TMS, ppm): 1.43(12H, s, -CH3), 7.31(4H, m, Ar-H)), 7.45(2H, m, Ar-H), 7.66(6H, m, Ar-H), 7.73(4H, d, Ar-H), 7.85(2H, d, Ar-H).
실시예 3: 2-(4-(비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)아미노)페닐)아세트산의 합성
3-1: 1-브로모-4-(2-에틸헥실옥시)벤젠의 합성
4-브로모페놀(5g,28.8mmol) 및 K2CO3(9.99g,43.2mmol)를 아세토나이트릴(30ml) 안에 넣고 실온에서 1시간 교반후에 3-(브로모메틸)헵탄(6.67g,34.6mmol)을 천천히 적하하고 23시간 동안 실온에서 교반시켰다. 반응 후 물과 에틸아세테이트를 넣고 추출하여 MgSO4 넣고 건조시킨 후, 관크로마토그래피(n-헥산/DCM=2/1)로 생성물을 분리하였다. 수득율은 67%(5.52g)이었다.
1HNMR(300MHz,CDCl3)δ7.55-7.52(d, 2H, Ar-H), 6.69-6.66(d, 2H, Ar-H), 3.80-3.79(d, 2H, CH2-O),1.73-1.67(m,1H,(CH2)3-H),1.53-1.28(m,8H,-CH2),0.97-0.88(t,6H,-CH3)
3-2: 2-(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란의 합성
상기에서 얻은 1-브로모-4-(2-에틸헥실옥시)벤젠(5.52g, 19.4 mmol)을 THF(150 ml)에 넣고 -78℃에서 n-BuLi(1.61g, 25.2mmol, 2.5Min, n-hexane)를 적하시켰다. 1시간 교반후에 2-이소프로폭시-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란(4.32 g, 23.2 mmol)을 반응물에 다시 적하하고 1시간 동안 교반한후, 실온에서 12시간 동안 더 교반시켰다. 반응 종료 후 용매를 제거하고 반응물을 물과 에틸 아세테이트로 추출하고, MgSO4로 건조한 후에 관크로마토그래피(n-헥산/DCM=3/1)로 생성물을 분리하였다. 수득율은 92%(5.9g)이었다.
1HNMR(300MHz,CDCl3)δ7.55-7.52(d, 2H, Ar-H), 6.69-6.66(d, 2H, Ar-H), 3.80-3.79(d, 2H, CH2-O),1.73-1.67(m,1H,(CH2)3-H),1.53-1.28(m,8H,-CH2),1.28-1.32(s,12H,-CH3)1.53-1.28(m,8H,-CH2),0.97-0.88(t,6H,-CH3)
3-3: 4-(9H-카바졸-9-일)벤조나이트릴의 합성
9H-카바졸(3 g, 17.94 mmol)을 K2CO3(8.22g,26.91mmol)와 DMSO(30ml)에 넣고 실온에서 1시간 교반시킨 후, 4-플루오로벤조나이트릴(2.61g,21.5mmol)을 적하시키고 150℃ 12시간 동안 교반시켰다. 반응 종료후 용매를 제거하고 물과 에틸 아세테이트로 추출한 후, MgSO4로 건조하고 관크로마토그리피(n-헥산/EtOAc=2/1)로 생성물을 분리하였다. 수득율은 94%(4.5g)이었다.
1HNMR(300MHz,CDCl3) 8.13(d, Ar-H, 2H), 7.44(d, Ar-H, 2H), 7.38(m, Ar-H, 2H), 7.32(d, Ar-H, 2H), 7.27(m, Ar-H, 2H), 7.10(d, Ar-H, 2H)
3-4: 4-(3,6-디브로모-9H-카바졸-9-일)벤조나이트릴의 합성
4-(9H-카바졸-9-일)벤조나이트릴(4.5 g, 16.8 mmol)을 THF(50 ml)에 녹이고 N-브로모숙신이미드(5.9g,33.9mmol)를 넣어주었다. 실온에서 4시간 반응시킨 후, 용매를 날리고 물과 에틸 아세테이트로 추출하였다. 상기 추출물을 MgSO4로 건조시킨 후, 관크로마토그래피(n-헥산/EtOAc=4/1)로 분리하였다. 수득률은 90%(6.5g)이었다.
1HNMR(300MHz,CDCl3)δ7.01-7.03(d,-Ar,4H),7.48-7.51(d,-Ar,2H), 8.27(s,-Ar,2H)
3-5: 4-(3,6-비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)-9H-카바졸-9-일)벤조나이트릴의 합성
4-(3,6-디브로모-9H-카바졸-9-일)벤조나이트릴(3.0g, 7.04 mmol)과 2-(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란(4.68 g, 14.08mmol), 탄산나트륨(1.87 g, 10.56 mmol), 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4)(0.68g,0.35mmol)을 톨루엔/테트라히드로퓨란/H2O/에탄올(3:1:1:1(v/v/v/v)) 100ml에 넣고 질소하에서 녹인 후 80℃에서 12시간동안 환류 교반시켰다. 반응물질을 물과 에틸 아세테이트로 추출한 후 MgSO4로 건조시킨 후, 관크로마토그래피(n-hexane/EtOAc=3/1)로 분리하였다. 수득율은 60%(2.9g)이었다.
1HNMR(300MHz,CDCl3)δ7.55-7.52(d, 2H, Ar-H), 6.69-6.66(d, 2H, Ar-H), 3.80-3.79(d, 2H, CH2-O),1.73-1.67(m,1H,(CH2)3-H),1.53-1.28(m,8H,-CH2),0.97-0.88(t,6H,-CH3),δ 7.01-7.03(d, -Ar, 4H), 7.48-7.51(d, -Ar, 2H), 7.63-7.65(m, -Ar, 6H), 8.27(s, -Ar, 2H).
3-6: 4-(3,6-비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)-9H-카바졸-9-일)벤조산의 합성
4-(3,6-비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)-9H-카바졸-9-일)벤조나이트릴(2.9 g, 4.28 mmol)와 수산화나트륨(0.51g, 12.85 mmol)을 2-에톡시에탄올/H2O(2:1(v/v)) 20ml에 넣고 80℃에서 24시간 동안 교반시켰다. 물과 에틸 아세테이트로 추출한 후, MgSO4로 건조시키고 관크로마토그래피(n-헥산/EtOAc=2/1)로 분리하였다. 수득율은 94%(4.5g)이었다.
1HNMR(300MHz,CDCl3)δ7.55-7.52(d, 2H, -Ar), 6.69-6.66(d, 2H, -Ar), 3.80-3.79(d, 2H, CH2-O),1.73-1.67(m,1H,(CH2)3-H),1.53-1.28(m,8H,-CH2),0.97-0.88(t,6H,-CH3),δ 7.01-7.03(d, -Ar, 4H), 7.48-7.51(d, -Ar, 2H), 7.63-7.65(m, -Ar, 6H), 8.27(s, -Ar, 2H),(s, OH, H)
실시예 4: 3,5-비스(3,6-비스(4-메톡시페닐)-9H-카바졸-9-일)벤조산의 합성
4-1: 3,5-디(9H-카바졸-9-일)벤조나이트릴의 합성
9H-카바졸(6.4 g, 40.00 mmol)을 K2CO3(10.6g,76.64mmol), CuI(0.91g, 4.79mmol), 3,5-디브로모벤조나이트릴(5 g, 19.16mmol), 18-crown-6(1.01g, 3.83mmol)과 O-다이클로로벤젠(40mL)을 넣고 180℃에서 24시간 동안 교반시켰다. 반응 종료 후 거름종이로 염과 Cu를 거른 후에 용매를 제거하고 물과 에틸 아세테이트로 추출한 후, MgSO4로 건조하고 관크로마토그리피(n-헥산/EtOAc=2/1)로 생성물을 분리하였다. 수득율은 60%(4.9g)이었다.
1HNMR(300MHz,CDCl3) 8.13(d, -Ar, 4H), 7.50(s, -Ar, 3H), 7.08-7.20(d, -Ar, 8H) 7.27(m, -Ar, 4H)
4-2: 3,5-비스(3,6-디브로모-9H-카바졸-9-일)벤조나이트릴의 합성
3,5-디(9H-카바졸-9-일)벤조나이트릴(4.9 g, 16.8 mmol)을 THF(50 ml)에 녹이고 N-브로모숙신이미드(8.25g, 46.34mmol)를 넣어주었다. 실온에서 4시간 반응시킨 후, 용매를 날리고 물과 에틸 아세테이트로 추출하였다. 상기 추출물을 MgSO4로 건조시킨 후, 관크로마토그래피(n-헥산/EtOAc=4/1)로 분리하였다. 수득률은 80%(6.8g)이었다.
1HNMR(300MHz,CDCl3) 8.21(d, -Ar, 4H), 7.50(s, -Ar, 3H), 7.25-7.29(d, Ar-H, 8H)
4-3: 4-메톡시페닐보론산의 합성
1-브로모-4-메톡시벤젠(15.0g, 80.2mmole)을 테트라하이드로퓨란 150ml에 녹이고 -78℃로 온도를 유지하면서 부틸리튬(5.65g, 88.2mmole)을 천천히 적가한 후 1시간 동안 교반시켰다. 같은 온도에서 트리메틸보레이트(16.7g, 160.4mmole)를 천천히 적가한 후 1시간동안 교반 시킨 후, 실온에서 밤새 교반하였다. 반응 종료후 6M-HCl로 pH를 2로 맞추고 물과 에틸아세테이트로 추출한 후 유기용매와 수용액층을 분리하고 유기용매층을 무수 마그네슘 설페이트로 건조시키고 여과하였다. 유기용매를 증발시키고 잔류물을 소량의 에테르에 녹인 후 0℃에서 n-헥산을 적가하여 결정으로 석출시켜 여과하고 건조시켰다. 수득률은 66%(8.0g)이었다.
1H NMR(300MHz, CDCl3) δ 3.81(s, -OCH3, 3H), 6.89-6.91(d, -Ar, 2H), 7.72-7.74(d, -Ar, 2H)
4-4: 3,5-비스(3,6-비스(4-메톡시페닐)-9H-카바졸-9-일)벤조나이트릴의 합성
3,5-비스(3,6-디브로모-9H-카바졸-9-일)벤조나이트릴(6.8g, 15.69mmole), 4-메톡시페닐보론산(10.75g, 64.31mmol), 탄산칼륨(17.34g, 125.49mmole), 테트라키스(트리페닐포스포린)팔라듐(0)(3.63g, 3.14mmole)을 THF/H2O(10:3) 100ml에 녹이고 80℃에서 반응 종료 후 물과 에틸아세테이트로 추출한 후, 무수 마그네슘 설페이트로 건조시키고 여과한 후, 유기용매를 증발시키고 관크로마토그래피(n-헥산/EtOAc=2/1)로 분리하였다. 수득률은 54%(7.3g)이었다.
1HNMR(300MHz,CDCl3) 8.21(d, -Ar, 4H), 7.50(s, -Ar, 3H), 7.25-7.29(d, -Ar, 8H), 3.8(s, CH3-O, 12H), 6.89-6.91(d, -Ar, 8H), 7.72-7.74(d, -Ar, 8H)
4-5: 3,5-비스(3,6-비스(4-메톡시페닐)-9H-카바졸-9-일)benzoic acid의 합성
3,5-비스(3,6-비스(4-메톡시페닐)-9H-카바졸-9-일)벤조나이트릴(7.3 g, 7.93 mmol)와 수산화나트륨(0.95g, 23.78 mmol)을 2-에톡시에탄올/H2O(2:1(v/v)) 40ml에 넣고 80℃에서 24시간 동안 교반시켰다. 물과 에틸 아세테이트로 추출한 후, MgSO4로 건조시키고 관크로마토그래피(n-헥산/EtOAc=3/1)로 분리하였다. 수득율은 80%(5.5g)이었다.
1HNMR(300MHz,CDCl3) 8.21(d, -Ar, 4H), 7.50(s, -Ar, 3H), 7.25-7.29(d, Ar-H, 8H), 3.8(s, CH3-O, 12H), 6.89-6.91(d, -Ar, 8H), 7.72-7.74(d, -Ar, 8H), 12.7(s, OH, H)
실시예 5: 9-[3,5-비스(페닐)-3,6-비스(4-메톡시페닐))-9H-카바졸-9-일]벤조산의 합성
5-1: 4-메톡시페닐보론산의 합성
1-브로모-4-메톡시벤젠(15.0g, 80.2mmole)을 테트라하이드로퓨란 150ml에 녹이고 -78℃로 온도를 유지하면서 부틸리튬(5.65g, 88.2mmole)을 천천히 적가한 후 1시간 교반시켰다. 같은 온도에서 트리메틸보레이트(16.7g, 160.4mmole)를 천천히 적가한 후, 1시간동안 교반 시킨고 실온에서 밤새 교반하였다. 반응 종료후 6M-HCl로 pH를 2로 맞추고 물과 에틸아세테이트로 추출한 후 유기용매와 수용액층을 분리하고 유기용매층을 무수 마그네슘 설페이트로 건조시키고 여과하였다. 유기용매를 증발시키고 잔류물을 소량의 에테르에 녹인 후, 0℃에서 n-헥산을 적가하여 결정으로 석출시켜 여과하고 건조시켰다. 수득률은 66%(8.0g)이었다.
1H NMR(300MHz, CDCl3) δ 3.81(s, -OCH3, 3H), 6.89-6.91(d, -Ar, 2H), 7.72-7.74(d, -Ar, 2H)
5-2: 5-시아노-1,3-페닐렌디보론산의 합성
3,5-디브로모벤조나이트릴(15.0g, 57.49mmole)을 테트라하이드로퓨란 150ml에 녹이고 -100℃로 온도를 유지하면서 부틸리튬(8.10g, 126.48mmole)을 천천히 적가한 후 1시간 동안 교반시켰다. 같은 온도에서 트리메틸보레이트(23.90g, 229.96mmole)를 천천히 적가한 후 1시간동안 교반 시킨고 실온에서 밤새 교반하였다. 반응 종료후 6M-HCl로 pH를 2로 맞추고 물과 에틸아세테이트로 추출한 후 유기용매와 수용액층을 분리하고 유기용매층을 무수 마그네슘 설페이트로 건조시키고 여과하였다. 유기용매를 증발시키고 잔류물을 소량의 에테르에 녹인 후 0℃에서 n-헥산을 적가하여 결정으로 석출시켜 여과하고 건조시켰다. 수득률은 74%(8.0g)이었다.
1H NMR(300MHz, CDCl3) δ 7.54(s, -Ar, 3H), 2.0(s, OH, 4H)
5-3: 3,6-디브로모-9H-카바졸의 합성
카바졸(5.0 g, 29.9 mmol)을 THF(50 ml)에 녹이고 N-브로모숙신이미드(11.18g, 62.80mmol)를 넣어주었다. 실온에서 4시간 반응시킨 후, 용매를 날리고 물과 에틸 아세테이트로 추출하였다. 상기 추출물을 MgSO4로 건조시킨 후, 관크로마토그래피(n-헥산/EtOAc=4/1)로 분리하였다. 수득률은 83%(8.1g)이었다.
1HNMR(300MHz,CDCl3) 8.21(d, -Ar, 2H), 7.25-7.29(d, -Ar, 4H), 11.70(s, N-H, H)
5-4: 3,6-비스(4-메톡시페닐)-9H-카바졸의 합성
3,6-디브로모-9H-카바졸(8.1g, 24.92mmole), 4-메톡시페닐보론산(8.75g, 52.34mmol), 탄산칼륨(10.33g, 77.77mmole), 테트라키스(트리페닐포스포린)팔라듐(0)(2.88g, 2.49mmole)을 THF/톨루엔/에탄올/H2O(비피비=1:1:1:1) 100ml에 녹이고 80℃에서 반응 종료 후 물과 에틸아세테이트로 추출한 후 무수 마그네슘 설페이트로 건조시키고 여과한 후, 유기용매를 증발시키고 관크로마토그래피(n-헥산/EtOAc=3/1)로 분리하였다. 수득률은 54%(7.3g)이었다.
1HNMR(300MHz,CDCl3) 8.21(d, -Ar, 2H), 7.25-7.29(d, -Ar, 4H), 3.8(s, CH3-O, 12H), 7.02(d, -Ar, 2H), 7.65(d, -Ar, 2H), 11.70(s, N-H, H)
5-5: 3,6-비스(4-메톡시페닐)-9-페닐-9H-카바졸의 합성
3,6-비스(4-메톡시페닐)-9H-카바졸(7.3 g, 19.24 mmol)을 K2CO3(5.32g,38.48mmol), CuI(0.44g, 2.31mmol), 브로모벤젠(3.32 g, 21.16mmol), 18-crown-6(0.51g, 1.91mmol)과 O-다이클로로벤젠(50mL)넣고 180℃에서 24시간 동안 교반시켰다. 반응 종료 후 거름종이로 염과 Cu를 거른 후에 용매를 제거하고 물과 에틸 아세테이트로 추출한 후, MgSO4로 건조하고 관크로마토그리피(n-헥산/EtOAc=3/1)로 생성물을 분리하였다. 수득율은 74%(6.5g)이었다.
1HNMR(300MHz,CDCl3) 8.21(d, -Ar, 2H), 7.25-7.29(d, -Ar, 4H), 3.8(s, CH3-O, 12H), 7.02(d, -Ar, 2H), 7.65(d, -Ar, 2H), 7.55(m, -Ar, 2H), 7.50(m, -Ar, H), 7.30(d, -Ar, 2H)
5-6: 9-(4-브로모페닐)-3,6-비스(4-메톡시페닐)-9H-카바졸의 합성
3,6-비스(4-메톡시페닐)-9-페닐-9H-카바졸(6.5 g, 14.27 mmol)을 HBr(50ml)에 넣고 Br2(3.42g, 21.40mmol)를 적하 시킨후 12시간 동안 교반시켰다. 반응 종료 후 물과 에틸 아세테이트로 추출한 후, MgSO4로 건조하고 관크로마토그리피(n-헥산/EtOAc=2/1)로 생성물을 분리하였다. 수득율은 78%(6.0g)이었다.
1HNMR(300MHz,CDCl3) 8.21(d, -Ar, 2H), 7.25-7.29(d, -Ar, 4H), 3.8(s, CH3-O, 6H), 7.02(d, -Ar, 2H), 7.65(d, -Ar, 2H), 7.4(d, -Ar, 2H), 7.2(d, -Ar, 2H)
5-7: 3,5-비스[4-(3,6-비스(4-메톡시페닐)-9H-카바졸-9-일)페닐]벤조나이트릴의 합성
9-(4-브로모페닐)-3,6-비스(4-메톡시페닐)-9H-카바졸(5.8g, 11.01mmole), 5-시아노-1,3-페닐렌디보론산(2.90g, 20.97mmol), 탄산칼륨(2.90g, 20.97mmole), 테트라키스(트리페닐포스포린)팔라듐(0)(0.61g, 0.52mmole)을 THF/톨루엔/에탄올/H2O(비피비=1:1:1:1) 100ml에 녹이고 80℃에서 반응 종료 후 물과 에틸아세테이트로 추출한 후, 무수 마그네슘 설페이트로 건조시키고 여과한 후 유기용매를 증발시키고 관크로마토그래피(n-헥산/EtOAc=2/1)로 분리하였다. 수득률은 75%(4.1g)이었다.
1HNMR(300MHz,CDCl3) 8.21(d, -Ar, 4H), 7.5(s, -Ar, 3H), 7.25-7.29(d, -Ar, 8H), 3.8(s, CH3-O, 12H), 7.02(d, -Ar, 4H), 7.65(d, -Ar, 4H), 7.4(d, -Ar, 4H), 7.2(d, -Ar, 4H)
5-8: 3,5-비스[4-(3,6-비스(4-메톡시페닐)-9H-카바졸-9-일)페닐]벤조산의 합성
3,5-비스[4-(3,6-비스(4-메톡시페닐)-9H-카바졸-9-일)페닐]벤조나이트릴(4.1 g, 4.06 mmol)과 수산화나트륨(0.32g, 8.12 mmol)을 2-에톡시에탄올/H2O(2:1(v/v)) 20ml에 넣고 80℃에서 24시간 동안 교반시켰다. 물과 에틸 아세테이트로 추출한 후, MgSO4로 건조시키고 관크로마토그래피(n-헥산/EtOAc=2/1)로 분리하였다. 수득율은 94%(4.5g)이었다.
1HNMR(300MHz,CDCl3) 8.21(d, -Ar, 4H), 7.5(s, -Ar, 3H), 7.25-7.29(d, -Ar, 8H), 3.8(s, CH3-O, 12H), 7.02(d, -Ar, 4H), 7.65(d, -Ar, 4H), 7.4(d, -Ar, 4H), 7.2(d, -Ar, 4H), 12.7(s, OH, H)
실시예 6: 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 함유하는 염료 용액의 제조
다음의 염료 및 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 하기 주어진 농도가 되도록 에탄올에 용해하여 염료 용액을 제조하였다.
NKX2677 염료[(주)林原生物化學硏究所 사 제품, 일본]: 0.3m몰(M)
bEHCBA[4-(3,6-비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)-9H-
카바졸-9-일)벤조산, 실시예3의 화합물]: 10m몰(M)
실시예 7~9: 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 함유하는 염료 용액의 제조
0.3m몰(M) 농도의 염료에 대하여 각각 20m몰(M)농도(실시예7), 30m몰(M)농도(실시예8), 40m몰(M)농도(실시예9)의 bEHCBA[4-(3,6-비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)-9H-카바졸-9-일)벤조산]을 용해한 것을 제외하고는 상기 실시예6와 동일한 방법으로 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 함유한 염료 용액을 제조하였다.
실시예 10: 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 함유하는 염료 용액의 제조
다음의 염료 및 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 하기 주어진 농도가 되도록 에탄올에 용해하여 염료 용액을 제조하였다.
NKX2677 염료[(주)林原生物化學硏究所 사 제품, 일본]: 0.3m몰(M)
4-(N,N-비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노)벤조산(실시예2의 화합물): 10m몰(M)
비교예1: 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 포함하지 않는 염료의 제조
0.3m몰(M) 농도의 NKX2677을 구입하여 염료로 사용하였다.
비교예2: 염료와 기존에 DCA(deoxycholic acid)가 함유된 염료 용액의 제조
다음과 같은 염료 및 DCA를 주어진 농도가 되도록 에탄올에 용해하여 염료 용액을 제조하였다.
NKX2677 염료[(주)林原生物化學硏究所 사 제품, 일본]: 0.3m몰(M)
DCA: 40m몰(M)
실시예 11: 염료감응 태양전지의 제조
다음의 공정에 따라 염료감응 태양전지를 제조하였다.
1.FTO 유리기판을 수산화나트륨 세정용액에 넣고 1시간 동안 초음파 세척한 후, 증류수와 에탄올을 이용하여 세척하고, 질소가소를 이용해 건조시켰다.
2.세척된 FTO 유리기판을 40mM 농도의 TiCl4 수용액에 담근 후에 70℃ 오븐에서 30분 간 가열하였다.
3.TiCl4 처리된 FTO 유리기판을 증류수와 에탄올을 이용하여 세척한 후, 질소 가스를 이용하여 건조시키고, 80℃ 오븐에서 10분 간 가열하였다.
4.이어서, TiCl4 처리된 FTO 유리기판에 13nm 입자 크기의 Ti02 페이스트를 닥터 블레이드(doctor blade) 방법으로 코팅하고, 상온에서(20°C) 2시간 동안 건조시켰다.
5.Ti02가 코팅된 FTO 유리기판을 80℃ 오븐에서 2시간 동안 건조시켰다.
6.이어서, Ti02가 코팅된 FTO 유리기판을 가열로를 이용하여 서서히 온도를 올리면서 최대 500℃에서 30분간 소성시켰다.
7.상기 소성된 FTO 유리기판을 입자크기 400nm인 Ti02 페이스트를 닥터 블레이드 방법으로 코팅하였다. 그리고 상온에서(20℃) 2시간 동안 건조시킨 후, 가열로를 이용하여 서서히 온도를 올리면서 최대 500℃에서 30분간 소성시켰다.
8.이어서, 상기 소성된 FTO 유리기판을 40mM TiCl4 수용액에 30분 동안 담근 후, 증류수와 에탄올을 이용하여 세척하고 질소가스를 이용하여 건조시키고, 80℃ 오븐에서 10분 동안 건조시켰다.
9.이어서, 상기 건조된 FTO 유리기판을 히팅건(heating gun)을 이용하여 30분 동안 소결한 후에 상기 실시예6에서 제조된 염료 용액(EtOH)에 담궈 12시간 동안 염료와 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 흡착시켰다.
10.상기 염료가 흡착된 FTO 유리기판을 에탄올로 세척한 후, 질소가스를 이용하여 건조시켰다.
11.FTO 유리기판(상대전극용)에 전해질을 주입하기 위한 지름 0.6mm의 두개 의 전해질 주입구를 만들었다.
12.이어서, FTO 유리기판을 H20/아세톤/HCl(부피비=4:4:2) 수용액에 1시간 동안 담가서 초음파 세척기로 세척하고, 70℃ 오븐에서 30분 동안 건조시켰다.
13.이어서, FTO 유리기판을 Pt 용액(1mL 에탄올 용액에 2mg의 H2PtCl6을 녹임)으로 스핀 코팅한 후 히팅건을 이용하여 400℃에서 15분간 가열시켰다.
14.상기에서 제조된 산화전극과 환원전극을 고분자 실링 필름(sealing film)을 이용하여 80℃로 가열된 핫프레스(hot press)를 이용하여 합체하였다.
15.합체된 셀에 진공펌프라인을 이용하여 이온성 전해질을 주입한다.
16.상기 셀에 전해질 주입구를 실링필름과 커버 글래스(cover glass)로 밀봉하였다.
실시예 12-14 염료감응 태양전지의 제조
실시예6에서 제조된 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 함유하는 염료 용액을 대체하여 각각 실시예7(실시예12의 태양전지), 실시예8(실시예13의 태양전지), 실시예9(실시예14의 태양전지), 실시예10(실시예15의 태양전지)에서 제조된 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 함유하는 염료 용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 9와 동일한 방법으로 태양전지를 제조하였다.
비교예3 및 4: 염료감응 태양전지의 제조
상기 실시예4의 9단계에서, 실시예4에서 제조된 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 함유하는 염료 용액 대신 각각 비교예1(비교예3의 태양전지), 비교예2(비교예4의 태양전지)에서 제조된 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 함유하는 염료 용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 9와 동일한 방법으로 태양전지를 제조하였다.
시험예 1: TiO
2
필름에 흡착된 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 함유하는 염료, 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 포함하지 않는 염료 및 DCA의 UV-vis 흡수 스펙트럼 분석
실시예6, 비교예1 및 비교예2에서 제조된 염료 용액을 TiO2필름에 딥핑하여 12시간 동안 흡착시켜 UV-vis absorption spectra로 확인하고 그 결과를 도2에 나타내었다.
시험예 2: 염료감응 태양전지의 성능 평가
실시예11, 비교예3 및 비교예4에서 제조된 염료감응 태양전지를 사용하여 1 sun(100 mW/cm2) 일루미네이션(illumination) 조건에서 광전류-전압을 측정하고, 그 결과를 하기 표1에 나타내었다. 실시예11, 비교예3 및 비교예4의 염료감응 태양전지의 전류-전압곡선은 도3에 도시하였으며, 광전변환효율(IPCE)은 도4에 도시하였다.
| Device | V oc [V] | J sc [mAcm -2 ] | FF [%] | [%] |
| 비교예3 | 0.633 | 10.00 | 70.27 | 4.45 |
| 비교예4 | 0.679 | 14.16 | 76.04 | 7.31 |
| 실시예11 | 0.723 | 15.02 | 72.36 | 7.86 |
상기 표1 및 도2 및 도3로부터 확인되는 바와 같이, 본 발명의 정공전도특성을 갖는 공흡착체(bEHCBA)를 포함하는 염료 용액을 사용한 태양전지의 경우, 1sun(100mW/cm2) 기준에서 V oc: 0.723 V, J sc: 15.02 mA/cm2, Fill factor: 0.72.36%, η: 7.86%를 나타내어, 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 포함하지 않는 비교예3 및 비교예4와 비교하여 매우 현저한 성능을 나타냈다.
시험예 3: 염료감응 태양전지 셀의 내부 전하이동 저항 특성
염료감응 태양전지의 내부 저항 특성을 알아보고, 염료감응 태양전지 내에서 전하이동 저항(charge transfer resistance)을 측정하기 위하여 1 sun(100mW/cm2) 조건하에서 AC 임피던스를 측정한 Nyquist plot를 도5에에 나타내었다. 이 때, 임피던스 fitting에 의하여 각각 계면의 내부 저항을 구하기 위하여 설정한 등가회로는 도6에 나타내었다.
도5에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 정공전도특성을 갖는 공흡착체(bEHCBA)를 포함하여 제조된 실시예11의 태양전지는 비교예3 및 비교예4의 셀들과 비교하여 TiO2/염료/전해질 계면에서 낮은 저항을 나타냈다. 이러한 낮은 저항은 전자의 빠른 이동을 가능하게 하여 염료감응 태양전지의 효율을 향상시킨다.
시험예 4: 염료감응 태양전지의 성능 평가
실시예15, 비교예3 및 비교예4에서 제조된 염료감응 태양전지를 사용하여 1 sun(100 mW/cm2) 일루미네이션(illumination) 조건에서 광전류-전압을 측정하고, 그 결과를 하기 표2에 나타내었다. 실시예15, 비교예3 및 비교예4의 염료감응 태양전지의 전류-전압곡선은 도7에 도시하였으며, 광전변환효율(IPCE)은 도8에 도시하였고, 염료감응 태양전지 내에서 전하이동 저항(charge transfer resistance)을 측정하기 위하여 1 sun(100mW/cm2) 조건하에서 AC 임피던스를 측정한 Nyquist plot를 도5에 나타내었다.
| Device | V oc [V] | J sc [mAcm -2 ] | FF [%] | [%] |
| 비교예3 | 0.633 | 13.15 | 70.11 | 5.84 |
| 비교예4 | 0.603 | 15.05 | 72.20 | 6.91 |
| 실시예15 | 0.636 | 17.60 | 73.60 | 8.24 |
상기 표2에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 정공전도특성을 갖는 공흡착체(실시예15)를 포함하는 염료 용액을 사용한 태양전지의 경우, 1sun(100mW/cm2) 기준에서 V oc: 0.636 V, J sc: 17.60 mA/cm2, Fill factor: 73.60%, η: 8.24%를 나타내어, 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 포함하지 않는 비교예3 및 비교예4의 태양전지와 비교하여 매우 현저한 성능을 나타냈다.
Claims (12)
- 하기 화학식1로 표시되는 화합물:
[화학식1]
상기 식에서
R1, R2, R3, R4, R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소; C1~C15의 알콕시로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알킬; C1~C15의 알킬로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알콕시; C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시; C1~C15의 알콕시로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알킬, C1~C15의 알킬로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알콕시, 및 C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환기로 치환 또는 비치환된 C5~C20의 아릴 또는 헤테로 아릴; 또는 C1~C15의 알콕시로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알킬, C1~C15의 알킬로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알콕시, 및 C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환기로 치환 또는 비치환된 C6~C22의 아릴알킬 또는 헤테로 아릴알킬기이며;
R7은 결합 또는 부존재이며,
R8 및 R9은 하나 또는 두개의 C1~C5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 메틸렌기이거나 부존재이며;
Ar은 C5~C20의 방향족환 또는 방향족 헤테로환이며, 상기 헤테로환은 O, S 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1~3개의 헤테로 원소를 포함하며;
m은 0~5의 정수이고;
n, o 및 p는 각각 독립적으로 0 또는 1이며;
단, 상기 Ar이 방향족 헤테로환인 경우, R4, R5, R6 및 R7 중 하나 이상은 부존재하는 것일 수 있다. - 청구항1에 있어서, 상기 화학식1에서 각각의 치환기에 포함된 C1~C15의 알킬기는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥틸, 헵틸 또는 옥틸기이고, C1~C15의 알콕시기는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥톡시 또는 헵톡시기이고,
C5~C20의 아릴 또는 헤테로 아릴기, 및 C6~C22의 아릴알킬 또는 헤테로 아릴알킬기에 포함되는 아릴기 또는 헤테로 아릴기는 페닐, 나프틸, 티오페닐, 안트라실, 이미다졸, 피리딘, 옥사졸, 티아졸, 퀴놀린 또는 에닷(EDOT)이고,
Ar은 페닐, 나프탈렌, 안트라센, 이미다졸, 피리딘, 옥사졸, 티아졸, 퀴놀린 또는 에닷(EDOT)이며;
각각의 치환기에 포함된 알킬기는 측쇄 또는 분지쇄인 것을 특징으로 하는 화합물. - 청구항1에 있어서, 상기 화학식1로 표시되는 화합물이 하기 화학식3 내지 화학식9의 화합물인 것을 특징으로 하는 화합물:
[화학식3]
[화학식4]
[화학식5]
[화학식6]
[화학식7]
[화학식8]
[화학식9]
상기 화학식3 내지 화학식9에서 R1, R2, R3, R4, R5, R6 및 m의 정의는 화학식1과 동일하다. - 청구항3에 있어서, 상기 R1 및 R2는 C1~C15의 알킬로 치환된 C1~C15의 알콕시기인 것을 특징으로 하는 화합물.
- 청구항3에 있어서, 상기 화학식3 내지 화학식9의 화합물이
4-(N,N-비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)아미노)벤조산,
2-(4-(N,N-비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)아미노)페닐)아세트산,
4-(3,6-비스(4-부톡시페닐)-9H-카바졸-9-일)벤조산
4-(N,N-비스(4-부톡시페닐)아미노)-2,3,5,6-테트라메틸벤조산,
4-(N,N-비스(4-부톡시페닐)아미노)-1-나프토산,
4-(N,N-비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노)벤조산, 및
4-(3,6-비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)-9H-카바졸-9-일)벤조산인 것을 특징으로 하는 화합물. - 하기 화학식2로 표시되는 화합물:
[화학식2]
상기 식에서
R1, R2, R10 및 R11은 각각 독립적으로 수소; C1~C15의 알콕시로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알킬; C1~C15의 알킬로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알콕시; C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시; C1~C15의 알콕시로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알킬, C1~C15의 알킬로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알콕시, 및 C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환기로 치환 또는 비치환된 C5~C20의 아릴 또는 헤테로 아릴; 또는 C1~C15의 알콕시로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알킬, C1~C15의 알킬로 치환 또는 비치환된 C1~C15의 알콕시, 및 C1~C15의 알콕시로 치환된 C1~C15의 알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환기로 치환 또는 비치환된 C6~C22의 아릴알킬 또는 헤테로 아릴알킬기이며;
Ar은 C5~C20의 방향족환 또는 방향족 헤테로환이며, 상기 헤테로환은 O, S 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1~3개의 헤테로 원소를 포함하며;
n은 0 내지 3의 정수이다. - 청구항6에 있어서, 상기 화학식2에서 각각의 치환기에 포함된 C1~C15의 알킬은 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥틸, 헵틸 또는 옥틸기이고, C1~C15의 알콕시는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥톡시 또는 헵톡시기이고,
C5~C20의 아릴 또는 헤테로 아릴기, 및 C6~C22의 아릴알킬 또는 헤테로 아릴알킬기에 포함되는 아릴기 또는 헤테로 아릴기는 페닐, 나프틸, 티오페닐, 안트라실, 이미다졸, 피리딘, 옥사졸, 티아졸, 퀴놀린 또는 에닷(EDOT)이고,
Ar은 페닐, 나프탈렌, 안트라센, 이미다졸, 피리딘, 옥사졸, 티아졸, 퀴놀린 또는 에닷(EDOT)이며;
각각의 치환기에 포함된 알킬기는 측쇄 또는 분지쇄인 것을 특징으로 하는 화합물. - 청구항6에 있어서, 상기 화학식2로 표시되는 정공전도특성을 갖는 화합물이 하기 화학식10 내지 화학식11의 화합물인 것을 특징으로 하는 화합물:
[화학식10]
[화학식11]
상기 화학식10 내지 화학식11에서 R1, R2, R10, R11의 정의는 상기 화학식2와 동일하다. - 청구항8에 있어서, 상기 화학식10 내지 화학식11의 화합물이
3,5-비스[3,6-비스(4-부톡시페닐)-9H-카바졸-9-일]벤조산,
3,5-비스[3,6-비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)-9H-카바졸-9-일]벤조산,
3,5-비스[4-(3,6-비스(4-부톡시페닐)-9H-카바졸-9-일)페닐]벤조산, 및
3,5-비스[4-(3,6-비스(4-(2-에틸헥실옥시)페닐)-9H-카바졸-9-일)페닐]벤조산인 것을 특징으로 하는 화합물. - 청구항1의 화학식1로 표시되는 화합물 또는 청구항6의 화학식2로 표시되는 화합물을 포함하는 정공전도특성을 갖는 공흡착체.
- 청구항10의 정공전도특성을 갖는 공흡착체를 포함하는 광흡수층을 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지.
- 청구항11에 있어서, 상기 염료감응 태양전지는
전도성 투명 기판을 포함하는 제1전극;
상기 제1전극의 어느 일면에 형성된 광흡수층;
상기 광흡수층이 형성된 제1전극에 대향하여 배치되는 제2전극; 및
상기 제1전극과 제2전극 사이의 공간에 위치하는 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지.
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP13176064.7A EP2711359B1 (en) | 2010-12-10 | 2011-12-09 | Compounds having hole conducting property, co-adsorbent body comprising same, and dye-sensitized solar cell comprising the co-adsorbent body |
| EP13176066.2A EP2712860B1 (en) | 2010-12-10 | 2011-12-09 | Compound having hole conducting property, co-adsorbent body comprising same, and dye-sensitized solar cell comprising the co-adsorbent body |
| JP2013543106A JP5914514B2 (ja) | 2010-12-10 | 2011-12-09 | 正孔伝導性を有する化合物、これを含む正孔伝導特性を有する共吸着体、およびこれを含む色素増感太陽電池 |
| EP13176063.9A EP2711949B9 (en) | 2010-12-10 | 2011-12-09 | Compounds having hole conducting property, co-adsorbent body comprising same, and dye-sensitized solar cell comprising the co-adsorbent body |
| PCT/KR2011/009504 WO2012078005A2 (ko) | 2010-12-10 | 2011-12-09 | 정공전도성을 갖는 화합물, 이를 포함하는 정공전도특성을 갖는 공흡착체, 및 이를 포함하는 염료감응 태양전지 |
| EP11846378.5A EP2712859B1 (en) | 2010-12-10 | 2011-12-09 | Compounds having hole conducting property, co-adsorbent body comprising same, and dye-sensitized solar cell comprising the co-adsorbent body |
| JP2014264999A JP5989078B2 (ja) | 2010-12-10 | 2014-12-26 | 正孔伝導性を有する化合物、これを含む正孔伝導特性を有する共吸着体、およびこれを含む色素増感太陽電池 |
| JP2014265000A JP5989079B2 (ja) | 2010-12-10 | 2014-12-26 | 正孔伝導性を有する化合物、これを含む正孔伝導特性を有する共吸着体、およびこれを含む色素増感太陽電池 |
| JP2014265001A JP5989080B2 (ja) | 2010-12-10 | 2014-12-26 | 正孔伝導性を有する化合物、これを含む正孔伝導特性を有する共吸着体、およびこれを含む色素増感太陽電池 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20100062141 | 2010-06-29 | ||
| KR1020100062141 | 2010-06-29 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120122604A Division KR101290406B1 (ko) | 2010-06-29 | 2012-10-31 | 정공전도성을 갖는 화합물, 그의 공흡착체로서의 용도, 및 그를 포함하는 염료감응 태양전지 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120001576A true KR20120001576A (ko) | 2012-01-04 |
| KR101311584B1 KR101311584B1 (ko) | 2013-09-26 |
Family
ID=45609262
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100126540A KR101311584B1 (ko) | 2010-06-29 | 2010-12-10 | 정공전도성을 갖는 화합물, 그의 공흡착체로서의 용도, 및 그를 포함하는 염료감응 태양전지 |
| KR1020120122604A KR101290406B1 (ko) | 2010-06-29 | 2012-10-31 | 정공전도성을 갖는 화합물, 그의 공흡착체로서의 용도, 및 그를 포함하는 염료감응 태양전지 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120122604A KR101290406B1 (ko) | 2010-06-29 | 2012-10-31 | 정공전도성을 갖는 화합물, 그의 공흡착체로서의 용도, 및 그를 포함하는 염료감응 태양전지 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (2) | KR101311584B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013183010A (ja) * | 2012-03-01 | 2013-09-12 | Udc Ireland Ltd | 化合物、有機電界発光素子用材料、電荷輸送材料、有機電界発光素子 |
| US10014477B2 (en) | 2012-08-31 | 2018-07-03 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Aromatic amine derivative, and organic electroluminescent element using same |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101563558B1 (ko) | 2012-05-23 | 2015-10-27 | 고려대학교 산학협력단 | 고효율 염료 감응 태양전지를 위한 맞춤형 정공전도 특성을 갖는 공흡착제 |
| KR20200057886A (ko) | 2018-11-16 | 2020-05-27 | 삼성디스플레이 주식회사 | 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 화합물 |
| KR20210056495A (ko) | 2019-11-08 | 2021-05-20 | 삼성디스플레이 주식회사 | 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 방향족 화합물 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040247933A1 (en) | 2003-06-03 | 2004-12-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Bipolar asymmetric carbazole-based host materials for electrophosphorescent guest-host OLED systems |
| KR100969675B1 (ko) | 2007-05-25 | 2010-08-17 | 주식회사 동진쎄미켐 | 신규한 엔-아릴카바졸 잔기-함유 유기염료 및 이의제조방법 |
| TWI384034B (zh) | 2008-04-07 | 2013-02-01 | Everlight Chem Ind Corp | 用於染料敏化太陽能電池之染料化合物 |
| TW201107333A (en) | 2009-08-28 | 2011-03-01 | Univ Nat Taipei Technology | A kind of organic compound and organic dye used in dye-sensitized solar cell thereof |
-
2010
- 2010-12-10 KR KR1020100126540A patent/KR101311584B1/ko active IP Right Grant
-
2012
- 2012-10-31 KR KR1020120122604A patent/KR101290406B1/ko active IP Right Grant
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013183010A (ja) * | 2012-03-01 | 2013-09-12 | Udc Ireland Ltd | 化合物、有機電界発光素子用材料、電荷輸送材料、有機電界発光素子 |
| US10014477B2 (en) | 2012-08-31 | 2018-07-03 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Aromatic amine derivative, and organic electroluminescent element using same |
| US11362279B2 (en) | 2012-08-31 | 2022-06-14 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Aromatic amine derivative, and organic electroluminescent element using same |
| US11444246B2 (en) | 2012-08-31 | 2022-09-13 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Aromatic amine derivative, and organic electroluminescent element using same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101311584B1 (ko) | 2013-09-26 |
| KR101290406B1 (ko) | 2013-07-26 |
| KR20120137321A (ko) | 2012-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5989080B2 (ja) | 正孔伝導性を有する化合物、これを含む正孔伝導特性を有する共吸着体、およびこれを含む色素増感太陽電池 | |
| Qin et al. | Incorporating a stable fluorenone unit into D–A–π–A organic dyes for dye-sensitized solar cells | |
| KR101432247B1 (ko) | 염료감응 태양전지용 준고체 고분자 전해질, 그에 포함되는 정공수송물질, 및 그 전해질을 포함하는 염료감응 태양전지 | |
| Liu et al. | Effect of structural modification on the performances of phenothiazine-dye sensitized solar cells | |
| KR101290406B1 (ko) | 정공전도성을 갖는 화합물, 그의 공흡착체로서의 용도, 및 그를 포함하는 염료감응 태양전지 | |
| Wang et al. | Efficient small molecule organic dyes containing different bridges in donor moieties for dye-sensitized solar cells | |
| KR101598426B1 (ko) | 정공수송능력을 갖는 ｐ-형 유기반도체 화합물, 그의 고체형 염료감응 및 유/무기 혼성 태양전지용 전해질로서의 용도 및 그를 포함하는 고체형 염료감응 및 유/무기 혼성 태양전지 | |
| JP5347329B2 (ja) | 光電変換素子及び太陽電池 | |
| KR20110086272A (ko) | 신규 트리페닐아민 유도체 및 이를 포함하는 염료감응형 태양전지 | |
| KR101587829B1 (ko) | 염료감응 태양전지 및 이에 사용되는 유기염료 | |
| KR101489184B1 (ko) | 정공전도특성을 갖는 염료감응 태양전지용 공흡착체 및 그를 포함하는 염료감응 태양전지 | |
| KR101563558B1 (ko) | 고효율 염료 감응 태양전지를 위한 맞춤형 정공전도 특성을 갖는 공흡착제 | |
| KR101457105B1 (ko) | 유기염료 화합물 및 이를 포함하는 염료감응 태양전지 | |
| KR101544040B1 (ko) | 염료감응 태양전지용 염료 및 이를 포함하는 염료감응 태양전지 | |
| KR101509534B1 (ko) | 이중 채널형 헤테로고리 화합물 유도체, 이를 포함하는 고효율 염료감응 태양전지용 유기 염료 및 이를 포함하는 염료감응 태양전지 | |
| KR20130066547A (ko) | 포르피린계 유도체, 이를 포함하는 염료감응 태양전지용 유기염료 및 이를 포함하는 염료감응 태양전지 | |
| KR101291743B1 (ko) | 유기염료 및 이를 이용한 염료감응 태양전지 | |
| KR101504526B1 (ko) | 신규한 유기염료 및 이를 포함하는 염료감응 태양전지 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| A107 | Divisional application of patent | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160615 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170707 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180801 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190717 Year of fee payment: 7 |