KR20120087485A - 신규한 유기염료 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신규한 유기염료 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 전자 공여체로서 특정 지방족 화합물을, 중간 연결부분(스페이서(spacer))에 특정 유닛을 갖는 본 발명의 염료 화합물은 염료감응태양전지(dye-sensitized solar cell, DSSC)에 사용되어 종래의 염료보다 향상된 몰흡광계수, Jsc(단회로 광전류 밀도) 및 광전기 변환효율을 나타내며, 특히 [Co(Ⅱ)(bpy)3](B(CN)4)2와 [Co(Ⅲ)(bpy)3](B(CN)4)3의 레독스 커플을 포함하는 전해질 시스템과 병행사용하여 태양전지의 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

신규한 유기염료 및 이의 제조방법 {NOVEL ORGANIC DYE AND PREPARATION THEREOF}
본 발명은 염료감응태양전지(dye-sensitized solar cell, DSSC)에 사용되는 염료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
1991년도 마이클 그라첼(Michael Gratzel) 연구팀에 의해 염료감응 나노입자 산화티타늄 태양전지가 개발된 이후 이 분야에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 염료감응태양전지는 기존의 실리콘계 태양전지에 비해 효율이 높고 제조단가가 현저히 낮기 때문에 기존의 비정질 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 가능성을 가지고 있으며, 실리콘 태양전지와 달리 염료감응태양전지는 가시광선을 흡수하여 전자-홀(hole) 쌍을 생성할 수 있는 염료분자와, 생성된 전자를 전달하는 전이금속 산화물을 주 구성 재료로 하는 광전기화학적 태양전지이다.
염료감응태양전지에 사용되는 염료로서 높은 광전기 전환효율을 나타내는 루테늄 금속 착체가 널리 사용되어 왔는데, 이 루테늄 금속 착체는 가격이 너무 비싸다는 단점이 있었다.
최근, 흡광효율, 산화환원 반응 안정성 및 분자내 전하-전달(charge-transfer, CT)계 흡수의 측면에서 우수한 물성을 나타내는, 금속을 함유하지 않은 유기염료가, 고가의 루테늄 금속 착체를 대체할 수 있는 태양전지용 염료로서 사용될 수 있음이 발견되어, 금속이 결여된 유기염료에 대한 연구가 중점적으로 이루어지고 있다.
유기염료는 일반적으로 π-결합 유닛에 의해 연결되는 전자 공여체(electron donor)-전자 수용체(electron acceptor) 잔기의 구조를 갖는다. 대부분의 유기염료에서, 아민 유도체가 전자 공여체의 역할을 하고, 2-시아노아크릴산 또는 로다닌 잔기가 전자 수용체의 역할을 하며, 이 두 부위는 메타인 유닛 또는 티오펜 체인과 같은 π-결합 시스템에 의해 연결된다.
그러나, 이제까지 알려진 대부분의 유기염료는 루테늄 금속 착체 염료에 비해 낮은 변환효율과 낮은 구동 안정성을 나타내므로, 이러한 전자 공여체와 수용체의 종류 또는 π-결합 길이를 변화시킴으로써, 기존의 유기염료 화합물들에 비해 향상된 몰흡광계수를 가지며 높은 광전기 변환효율을 나타내는 새로운 염료를 개발하려는 노력이 지속되고 있는 실정이다.
또한 염료감응태양전지에 사용되는 전해질은 일반적으로 Iodide/Triiodide의 레독스 시스템을 이용하고 있다. 그러나 이 시스템은 금속에 대한 부식성이 있어 염료감응태양전지의 내구성을 떨어뜨리며, 또한 레독스 전위차가 작은 것이 문제점으로 대두되어 새로운 전해질에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있다.
따라서, 본 발명은 종래의 염료보다 향상된 몰흡광계수, Jsc(단회로 광전류 밀도) 및 광전기 변환효율을 나타내며, 특히 코발트계 전해질과 병행사용하여 태양전지의 효율을 크게 향상시킬 수 있는 유기염료 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 염료를 포함하여 종래보다 향상된 몰흡광계수, Jsc(단회로 광전류 밀도) 및 광전기 변환효율을 나타내는 염료증감 태양전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 기존의 염료감응태양전지보다 얇은 박막으로의 제조를 가능하게 하고, 금속에 대한 부식성이 적어 염료감응태양전지의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 특히 레독스 전위차가 커 염료감응태양전지의 효율을 크게 향상시킬 수 있는 새로운 전해질 시스템 및 이를 포함하는 염료감응태양전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 유기염료를 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
X는 N, P, 또는 As이며, 바람직하기로 N이며,
Y는 각각 독립적으로 S 또는 O이며, 바람직하기로 모두 S이며,
Z는 O, S, B(C6H13), N(C6H13), P(C6H13), C(C6H13)2, 또는 Si(C6H13)2이며, 바람직하기로 C(C6H13)2이며
R1은 각각 독립적으로
Figure pat00002
,
Figure pat00003
, 또는
Figure pat00004
이며(*는 연결부분), 여기서 a1 내지 a4는 각각 독립적으로 수소, C6H13O, C1 -6의 알킬이며, 바람직하기로 두 개의 R1은 서로 같으며, 더욱 바람직하기로
Figure pat00005
이고 a2는 C6H13O이고 나머지는 수소이며,
R2는 각각 독립적으로 C1 -6의 알킬로 치환되거나 치환되지 않은 페닐이고 서로 환을 형성할 수 있으며, 바람직하기로 두 개의 R2은 서로 같으며, 더욱 바람직하기로 페닐이며,
R3은 C1 -6의 알킬로 치환되거나 치환되지 않은 페닐이며,
이때, R1과 R2, R2와 R3은 치환기에 의하여 환을 형성할 수도 있고,
R4는
Figure pat00006
,
Figure pat00007
, 또는
Figure pat00008
이며,
An은 Anchoring group이며, 바람직하기로 이며(*는 연결부분),
p는 1 내지 3의 정수이며, 바람직하게는 1이며,
m은 0 또는 1이며, 바람직하기로 1이며,
o는 0 또는 1이며, 바람직하기로 0이며,
n은 1 내지 2이며, 바람직하기로 1이다.
또한 본 발명은 R1-(R2)p에 X; 필요에 따라 (R3)m 또는 (R4)o; 하기 화학식 2의 전구체 화합물을 순차 반응시킨 후 얻어진 화합물의 말단에 An를 결합하여 제조되는 화학식 1로 표시되는 염료의 제조방법을 제공한다.
[화학식 2]
Figure pat00010

또한 본 발명은 상기 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응태양전지를 제공한다.
또한 본 발명은 [Co(Ⅱ)(bpy)3](B(CN)4)2와 [Co(Ⅲ)(bpy)3](B(CN)4)3의 레독스 커플을 포함하는 염료감응태양전지용 전해질 시스템을 포함한다.
또한 본 발명은 상기 전해질 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응태양전지를 제공한다.
본 발명의 염료 화합물은 염료감응태양전지(DSSC)에 사용되어 종래의 염료보다 향상된 몰흡광계수, Jsc(단회로 광전류 밀도) 및 광전기 변환효율을 나타내어 태양전지의 효율을 크게 향상시킬 수 있고, 고가의 칼럼을 사용하지 않고도 정제가 가능하여 염료 합성단가를 획기적으로 낮출 수 있다.
또한 본 발명의 전해질 시스템은 기존의 염료감응태양전지보다 얇은 박막으로의 제조를 가능하게 하고, 금속에 대한 부식성이 적어 염료감응태양전지의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 특히 레독스 전위차가 커 염료감응태양전지의 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 염료 Y123에 대한 CHCl3에 용해시켜 광흡수스펙트럼을 측정한 결과이고,
도 2는 본 발명의 실시예 3 및 4에 대한 광전류 밀도-전압(J-V)를 측정한 결과이고,
도 3은 본 발명의 실시예 3 및 4에 대한 IPCE 스펙트럼을 측정한 결과이다.
본 발명자들은, 전자 공여체로서 특정 지방족 화합물을, 중간 연결부분(스페이서(spacer))에 특정 유닛을 갖는 본 발명의 염료 화합물은 염료감응태양전지(dye-sensitized solar cell, DSSC)에 사용되어 종래의 염료보다 향상된 몰흡광계수, Jsc(단회로 광전류 밀도) 및 광전기 변환효율을 나타내며, 특히 특히 [Co(Ⅱ)(bpy)3](B(CN)4)2와 [Co(Ⅲ)(bpy)3](B(CN)4)3의 레독스 커플을 포함하는 전해질 시스템과 병행사용하여 태양전지의 효율을 크게 향상시킬 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 유기염료는 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure pat00011
상기 화학식 1에서,
X는 N, P, 또는 As이며, 바람직하기로 N이며,
Y는 각각 독립적으로 S 또는 O이며, 바람직하기로 모두 S이며,
Z는 O, S, B(C6H13), N(C6H13), P(C6H13), C(C6H13)2, 또는 Si(C6H13)2이며, 바람직하기로 C(C6H13)2이며
R1은 각각 독립적으로
Figure pat00012
,
Figure pat00013
, 또는
Figure pat00014
이며(*는 연결부분), 여기서 a1 내지 a4는 각각 독립적으로 수소, C6H13O, C1 -6의 알킬이며, 바람직하기로 두 개의 R1은 서로 같으며, 더욱 바람직하기로
Figure pat00015
이고 a2는 C6H13O이고 나머지는 수소이며,
R2는 각각 독립적으로 C1 -6의 알킬로 치환되거나 치환되지 않은 페닐이고 서로 환을 형성할 수 있으며, 바람직하기로 두 개의 R2은 서로 같으며, 더욱 바람직하기로 페닐이며,
R3은 C1 -6의 알킬로 치환되거나 치환되지 않은 페닐이며,
이때, R1과 R2, R2와 R3은 치환기에 의하여 환을 형성할 수도 있고,
R4는
Figure pat00016
,
Figure pat00017
, 또는
Figure pat00018
이며,
An은 Anchoring group이며, 바람직하기로
Figure pat00019
이며,
p는 1 내지 3의 정수이며, 바람직하게는 1이며,
m은 0 또는 1이며, 바람직하기로 1이며,
o는 0 또는 1이며, 바람직하기로 0이며,
n은 1 내지 2이며, 바람직하기로 1이다.
상기에서 An은 구체적인 예로 하기와 같은 구조일 수 있다.(*는 연결부분이다)
Figure pat00020
,
Figure pat00021
,
Figure pat00022
,
Figure pat00023
,
Figure pat00024
,
Figure pat00025
,
Figure pat00026
,
Figure pat00027
,
Figure pat00028
,
Figure pat00029
,
Figure pat00030
,
Figure pat00031
,
Figure pat00032
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Figure pat00033
,
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
Figure pat00036
,
Figure pat00037
,
Figure pat00038
,
Figure pat00039
,
Figure pat00040
,
Figure pat00041
,
Figure pat00042
,
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,
Figure pat00044
,
Figure pat00045
,
Figure pat00046
,
Figure pat00047
,
Figure pat00048
,
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,
Figure pat00050
,
Figure pat00051
,
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,
Figure pat00053
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Figure pat00055
,
Figure pat00056
,
Figure pat00057
,
Figure pat00058
,
Figure pat00059
,
Figure pat00060
,
Figure pat00061
본 발명의 화학식 1의 염료 화합물은 바람직하게는 하기 구조식 중 어느 하나로 나타내어질 수 있다.
[화학식1]
Figure pat00062
[화학식2]
Figure pat00063
[화학식3]
Figure pat00064
[화학식4]
Figure pat00065
[화학식5]
Figure pat00066
[화학식6]
Figure pat00067
[화학식7]
Figure pat00068
[화학식8]
Figure pat00069
[화학식9]
Figure pat00070
[화학식10]
Figure pat00071
[화학식11]
Figure pat00072
[화학식12]
Figure pat00073
[화학식13]
Figure pat00074
[화학식14]
Figure pat00075
[화학식15]
Figure pat00076
[화학식16]
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[화학식17]
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[화학식18]
Figure pat00079
[화학식19]
Figure pat00080
[화학식20]
Figure pat00081
[화학식21]
Figure pat00082
[화학식22]
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[화학식23]
Figure pat00084
[화학식24]
Figure pat00085
[화학식25]
Figure pat00086
[화학식26]
Figure pat00087
[화학식27]
Figure pat00088
[화학식28]
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[화학식29]
Figure pat00090
[화학식30]
Figure pat00091
[화학식31]
Figure pat00092
[화학식32]
Figure pat00093
[화학식33]
Figure pat00094
[화학식34]
Figure pat00095
[화학식35]
Figure pat00096
[화학식36]
Figure pat00097
[화학식37]
Figure pat00098
[화학식38]
Figure pat00099
[화학식39]
Figure pat00100
[화학식40]
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[화학식41]
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[화학식42]
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[화학식43]
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[화학식44]
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[화학식45]
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[화학식46]
Figure pat00107
[화학식47]
Figure pat00108
[화학식48]
Figure pat00109
[화학식49]
Figure pat00110
[화학식50]
Figure pat00111
[화학식51]
Figure pat00112
[화학식52]
Figure pat00113
[화학식53]
Figure pat00114
[화학식54]
Figure pat00115
[화학식55]
Figure pat00116
[화학식56]
Figure pat00117
[화학식57]
Figure pat00118
[화학식58]
Figure pat00119
[화학식59]
Figure pat00120
[화학식60]
Figure pat00121
[화학식61]
Figure pat00122
[화학식62]
Figure pat00123
[화학식63]
Figure pat00124
[화학식64]
Figure pat00125
[화학식65]
Figure pat00126
[화학식66]
Figure pat00127
[화학식67]
Figure pat00128
[화학식68]
Figure pat00129
[화학식69]
Figure pat00130
[화학식70]
Figure pat00131
[화학식71]
Figure pat00132
[화학식72]
Figure pat00133
[화학식73]
Figure pat00134
[화학식74]
Figure pat00135
[화학식75]
Figure pat00136
[화학식76]
Figure pat00137
[화학식77]
Figure pat00138
[화학식78]
Figure pat00139
[화학식79]
Figure pat00140
[화학식80]
Figure pat00141
[화학식81]
Figure pat00142
[화학식82]
Figure pat00143
[화학식83]
Figure pat00144
[화학식84]
Figure pat00145
[화학식85]
Figure pat00146
[화학식86]
Figure pat00147
[화학식87]
Figure pat00148
[화학식88]
Figure pat00149
[화학식89]
Figure pat00150
[화학식90]
Figure pat00151
[화학식91]
Figure pat00152
[화학식92]
Figure pat00153
[화학식93]
Figure pat00154
[화학식94]
Figure pat00155
[화학식95]
Figure pat00156
[화학식96]
Figure pat00157
[화학식97]
Figure pat00158
[화학식98]
Figure pat00159
[화학식99]
Figure pat00160
[화학식100]
Figure pat00161
[화학식101]
Figure pat00162
[화학식102]
Figure pat00163
[화학식103]
Figure pat00164
[화학식104]
Figure pat00165
[화학식105]
Figure pat00166
[화학식106]
Figure pat00167
[화학식107]
Figure pat00168
[화학식108]
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[화학식109]
Figure pat00170
[화학식110]
Figure pat00171
[화학식111]
Figure pat00172
[화학식112]
Figure pat00173
[화학식113]
Figure pat00174
[화학식114]
Figure pat00175
[화학식115]
Figure pat00176
[화학식116]
Figure pat00177
[화학식117]
Figure pat00178
[화학식118]
Figure pat00179
[화학식119]
Figure pat00180
[화학식120]
Figure pat00181
[화학식121]
Figure pat00182
[화학식122]
Figure pat00183
[화학식123]
Figure pat00184
[화학식124]
Figure pat00185
[화학식125]
Figure pat00186
[화학식126]
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[화학식127]
Figure pat00188
[화학식128]
Figure pat00189
[화학식129]
Figure pat00190
[화학식130]
Figure pat00191
[화학식131]
Figure pat00192
[화학식132]
Figure pat00193
[화학식133]
Figure pat00194
[화학식134]
Figure pat00195
[화학식135]
Figure pat00196
[화학식136]
Figure pat00197
[화학식137]
Figure pat00198
[화학식138]
Figure pat00199
[화학식139]
Figure pat00200
[화학식140]
Figure pat00201
[화학식141]
Figure pat00202
[화학식142]
Figure pat00203
[화학식143]
Figure pat00204
[화학식144]
Figure pat00205

또한 본 발명의 화학식 1로 표시되는 염료는 R1-(R2)p에 X; 필요에 따라 (R3)m 또는 (R4)o; 하기 화학식 2의 전구체 화합물을 순차 반응시킨 후 얻어진 화합물의 말단에 An를 결합하여 제조되는 화학식 1로 표시되는 염료의 제조방법을 제공한다.
[화학식 2]
Figure pat00206
또한 본 발명은 상기 염료를 포함하는 염료감응 태양전지를 제공하는 바, 상기 염료감응 태양전지는 산화물 반도체 미립자에 상기 화학식 1로 표시되는 염료를 담지시킨 것을 특징으로 한다. 본 발명의 염료감응 태양전지는 상기 화학식 1로 표시되는 염료를 사용하는 것 이외에 종래 염료를 이용하여 염료감응 태양전지를 제조하는 방법들이 적용될 수 있음은 물론이며, 구체적인 일예로 대한민국공개특허공보 제10-2009-38377호(출원인 동진쎄미켐(주))에 기재된 방법들이 적용될 수 있으며, 바람직하게는 본 발명의 염료감응 태양전지는 산화물 반도체 미립자를 이용해서 기판상에 산화물 반도체의 박막을 제조하고, 이어서 상기 박막에 본 발명의 염료를 담지시킨 것이 좋다.
또한 본 발명은 또한 본 발명은 [Co(Ⅱ)(bpy)3](B(CN)4)2와 [Co(Ⅲ)(bpy)3](B(CN)4)3의 레독스 커플을 포함하는 염료감응태양전지용 전해질 시스템 및 상기 전해질 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응태양전지를 제공한다.
본 발명의 전해질은 기존의 Iodide/Triiodide의 레독스 커플을 이용하는 시스템을 대신하여 [Co(Ⅱ)(bpy)3](B(CN)4)2와 [Co(Ⅲ)(bpy)3](B(CN)4)3의 레독스 커플을 사용한 것으로 상기 레독스 커플을 사용함으로써 기존의 염료감응태양전지보다 얇은 박막으로의 제조를 가능하게 하고, 금속에 대한 부식성이 적어 염료감응태양전지의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 특히 레독스 전위차가 커 염료감응태양전지의 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명의 전해질 시스템은 기존의 Iodide/Triiodide의 레독스 커플을 이용하는 시스템을 대신하여 [Co(Ⅱ)(bpy)3](B(CN)4)2와 [Co(Ⅲ)(bpy)3](B(CN)4)3의 레독스 커플을 사용한 것을 제외하고는 공지의 전해질 시스템에 사용되는 사항들이 적용될 수 있음은 물론이다. 일예로 대한민국공개특허공보 제10-2009-38377호(출원인 동진쎄미켐(주))에 기재된 방법들이 적용될 수 있으며, 바람직하기로는 용매를 아세토니트릴로 사용하고 LiClO4와 tert-butylpyridine를 더욱 포함할 수 있다. 산화환원 전해질의 농도는 0.01-5 M인 것이 좋으며, 0.05-0.5 M인 것이 더욱 바람직하다.
이하에서 본 발명을 실시예에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다. 단, 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
사용된 모든 원료들은 상업적으로 시판되는 것을 사용하였다.
실시예 1 염료의 합성
하기 기재한 반응식 1에 따라 화학식 1-13으로 표시되는 염료(Y123)을 제조하였다. 사용된 모든 원료들은 상업적으로 시판되는 것을 사용하였다.
[반응식 1]
Figure pat00207

상기 반응식 1에서 각각의 반응에 사용된 반응물들은 아래의 기재와 같다.
(i) 1-bromohexane, K2CO3, DMF; (ii) n-BuLi, THF, isopropyl pinacol borate; (iii) 4-bromo-nitrobenzene, Pd(PPh3)2Cl2, Cs2CO3, DMF, H2O; (iv) Zn, NH4Cl, acetone, H2O; (v) H2SO4, NaNO2, KI, H2O; (vi) 6, CuI, 1,10-phenantroline, t-BuOK, toluene; (vii) n-BuLi, THF, isopropyl pinacol borate; (viii) 1, Pd(PPh3)2Cl2, Cs2CO3, DMF, H2O; (ix) cyanoacetic acid, piperidine, CHCl3. 상기에서 화합물 1은 6-bromo-4,4-dihexyl-cyclopenta[2,1-b;3,4-b']dithiophene-2-carbaldehyde이다.
상기 제조된 염료 Y123에 대한 CHCl3에 용해시켜 광흡수스펙트럼을 측정하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다.
실시예 2 전해질 시스템
0.22 M [Co(Ⅱ)(bpy)3](B(CN)4)2, 0.05 M [Co(Ⅲ)(bpy)3](B(CN)4)3, 01 M LiClO4, 0.2 M tert-butylpyridine를 아세토니트릴에 용해시켜 전해질을 제조하였다.
참조예 전해질 시스템
1.0 M 1,3-dimethylimidazolium(DMII), 0.03 M Iodine, 0.1 M guandeniumthiocyanate, 0.5 M tert-butylpyridine, 0.05 M LiI를 발레로니트릴/아세토니트릴(15:85 v/v)에 용해시켜 전해질을 제조하였다.
실시예 3 염료감응태양전지의 제조
상기 실시예 1에서 제조한 염료와 실시예 2에서 제조한 전해질을 이용하여 염료감응 태양전지를 제조하였다.
보다 상세하게는 FTO 유리기판 위에 2 ㎛ 두께의 제1 TiO2 층을 제조하고, 광산란을 위해 5 ㎛ 두께의 산란층을 제조하였다. 제조된 TiO2 전극을 본 발명에 따른 염료의 용액 (상기 실시예 1에서 제조된 염료가 0.1 mM tert-부탄올과 아세토니트릴이 1;1(v/v)로 구성된 용매에 용해된 용액)에 7시간 함침시켜 염료를 흡착시켰다. 또한 FTO 기판 상에 백금을 코팅하여 대전극을 제조하였다.
실시예 4 염료감응태양전지의 제조
상기 실시예 3에서 전해질 시스템으로 실시예 2의 전해질 대신에 참조예의 전해질을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 염료감응 태양전지를 제조하였다.
실험
상기 제조한 염료감응 태양전지의 Voc, Jsc, FF 및 η(%)를 측정하였으며, 그 결과를 도 2, 도 3 및 하기 표 1에 나타내었다.
Voc(mV) Jsc(mA cm-2) FF 효율(η)(%)
실시예 3 757 13.6 0.70 7.2
실시예 4 855 14.6 0.70 8.8
상기 표 1에서 나타난 바와 같이 본 발명의 신규 염료는 우수한 광전기 변환효율을 나타내었으며, 특히 본 발명의 전해질 시스템을 병행사용한 실시예 3의 경우 실시예 4에 비하여 더욱 우수한 효율을 나타내었다. 이는 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이 본 발명의 전해질 시스템이 기존의 전해질 시스템에 비하여 광 흡수밴드를 좀 더 장파장으로 이동시키고, Jsc, 및 Voc 값이 향상되어 전체적으로 효율을 더욱 향상시킨 것으로 파악된다.

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 유기염료:
    [화학식 1]
    Figure pat00208

    상기 화학식 1에서,
    X는 N, P, 또는 As이며,
    Y는 각각 독립적으로 S 또는 O이며,
    Z는 O, S, B(C6H13), N(C6H13), P(C6H13), C(C6H13)2, 또는 Si(C6H13)2이며,
    R1은 각각 독립적으로
    Figure pat00209
    ,
    Figure pat00210
    , 또는
    Figure pat00211
    이며(*는 연결부분), 여기서 a1 내지 a4는 각각 독립적으로 수소, C6H13O, C1 -6의 알킬이며,
    R2는 각각 독립적으로 C1 -6의 알킬로 치환되거나 치환되지 않은 페닐이고 서로 환을 형성할 수 있으며,
    R3은 C1 -6의 알킬로 치환되거나 치환되지 않은 페닐이며,
    이때, R1과 R2, R2와 R3은 치환기에 의하여 환을 형성할 수도 있고,
    R4는
    Figure pat00212
    ,
    Figure pat00213
    , 또는
    Figure pat00214
    이며,
    An은 Anchoring group이며,
    p는 1 내지 3의 정수이며,
    m은 0 또는 1이며,
    o는 0 또는 1이며,
    n은 1 내지 2이며,
  2. 제1항에 있어서,
    X는 N이며, Y는 모두 S이며, Z는 C(C6H13)2이며, R2는 모두 페닐이며, R3은 페닐이며, p는 1이며, m은 1인 것을 특징으로 하는 유기염료.
  3. 제1항에 있어서,
    R1은 a2는 C6H13O이고 나머지는 수소인 것을 특징으로 하는 유기염료.
  4. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 1-1 내지 1-144 중 어느 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기염료:
    [화학식1]
    Figure pat00215

    [화학식2]
    Figure pat00216

    [화학식3]
    Figure pat00217

    [화학식4]
    Figure pat00218

    [화학식5]
    Figure pat00219

    [화학식6]
    Figure pat00220

    [화학식7]
    Figure pat00221

    [화학식8]
    Figure pat00222

    [화학식9]
    Figure pat00223

    [화학식10]
    Figure pat00224

    [화학식11]
    Figure pat00225

    [화학식12]
    Figure pat00226

    [화학식13]
    Figure pat00227

    [화학식14]
    Figure pat00228

    [화학식15]
    Figure pat00229

    [화학식16]
    Figure pat00230

    [화학식17]
    Figure pat00231

    [화학식18]
    Figure pat00232

    [화학식19]
    Figure pat00233

    [화학식20]
    Figure pat00234

    [화학식21]
    Figure pat00235

    [화학식22]
    Figure pat00236

    [화학식23]
    Figure pat00237

    [화학식24]
    Figure pat00238

    [화학식25]
    Figure pat00239

    [화학식26]
    Figure pat00240

    [화학식27]
    Figure pat00241

    [화학식28]
    Figure pat00242

    [화학식29]
    Figure pat00243

    [화학식30]
    Figure pat00244

    [화학식31]
    Figure pat00245

    [화학식32]
    Figure pat00246

    [화학식33]
    Figure pat00247

    [화학식34]
    Figure pat00248

    [화학식35]
    Figure pat00249

    [화학식36]
    Figure pat00250

    [화학식37]
    Figure pat00251

    [화학식38]
    Figure pat00252

    [화학식39]
    Figure pat00253

    [화학식40]
    Figure pat00254

    [화학식41]
    Figure pat00255

    [화학식42]
    Figure pat00256

    [화학식43]
    Figure pat00257

    [화학식44]
    Figure pat00258

    [화학식45]
    Figure pat00259

    [화학식46]
    Figure pat00260

    [화학식47]
    Figure pat00261

    [화학식48]
    Figure pat00262

    [화학식49]
    Figure pat00263

    [화학식50]
    Figure pat00264

    [화학식51]
    Figure pat00265

    [화학식52]
    Figure pat00266

    [화학식53]
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    [화학식54]
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    [화학식55]
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    [화학식56]
    Figure pat00270

    [화학식57]
    Figure pat00271

    [화학식58]
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    [화학식59]
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    [화학식60]
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    [화학식61]
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    [화학식62]
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    [화학식63]
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    [화학식64]
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    [화학식65]
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    [화학식66]
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    [화학식67]
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    [화학식68]
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    [화학식69]
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    [화학식70]
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    [화학식71]
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    [화학식72]
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    [화학식73]
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    [화학식74]
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    [화학식75]
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    [화학식76]
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    [화학식77]
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    [화학식78]
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    [화학식79]
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    [화학식80]
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    [화학식81]
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    [화학식83]
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    [화학식84]
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    [화학식85]
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    [화학식86]
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    [화학식87]
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    [화학식88]
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    [화학식89]
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    [화학식90]
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    [화학식91]
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    [화학식92]
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    [화학식93]
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    [화학식94]
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    [화학식95]
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    [화학식96]
    Figure pat00310

    [화학식97]
    Figure pat00311

    [화학식98]
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    [화학식99]
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    [화학식100]
    Figure pat00314

    [화학식101]
    Figure pat00315

    [화학식102]
    Figure pat00316

    [화학식103]
    Figure pat00317

    [화학식104]
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    [화학식105]
    Figure pat00319

    [화학식106]
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    [화학식107]
    Figure pat00321

    [화학식108]
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    [화학식109]
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    [화학식110]
    Figure pat00324

    [화학식111]
    Figure pat00325

    [화학식112]
    Figure pat00326

    [화학식113]
    Figure pat00327

    [화학식114]
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    [화학식115]
    Figure pat00329

    [화학식116]
    Figure pat00330

    [화학식117]
    Figure pat00331

    [화학식118]
    Figure pat00332

    [화학식119]
    Figure pat00333

    [화학식120]
    Figure pat00334

    [화학식121]
    Figure pat00335

    [화학식122]
    Figure pat00336

    [화학식123]
    Figure pat00337

    [화학식124]
    Figure pat00338

    [화학식125]
    Figure pat00339

    [화학식126]
    Figure pat00340

    [화학식127]
    Figure pat00341

    [화학식128]
    Figure pat00342

    [화학식129]
    Figure pat00343

    [화학식130]
    Figure pat00344

    [화학식131]
    Figure pat00345

    [화학식132]
    Figure pat00346

    [화학식133]
    Figure pat00347

    [화학식134]
    Figure pat00348

    [화학식135]
    Figure pat00349

    [화학식136]
    Figure pat00350

    [화학식137]
    Figure pat00351

    [화학식138]
    Figure pat00352

    [화학식139]
    Figure pat00353

    [화학식140]
    Figure pat00354

    [화학식141]
    Figure pat00355

    [화학식142]
    Figure pat00356

    [화학식143]
    Figure pat00357

    [화학식144]
    Figure pat00358
  5. R1-(R2)p에 X; 필요에 따라 (R3)m 또는 (R4)o; 하기 화학식 2의 전구체 화합물을 순차 반응시킨 후 얻어진 화합물의 말단에 An를 결합하여 제조되는 화학식 1로 표시되는 염료의 제조방법:
    [화학식 2]
    Figure pat00359
  6. 제5항에 있어서,
    X는 N이며, Y는 모두 S이며, Z는 C(C6H13)2이며, R2는 모두 페닐이며, R3은 페닐이며, p는 1이며, m은 1인 것을 특징으로 하는 화학식 1로 표시되는 염료의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    R1은 a2는 C6H13O이고 나머지는 수소인 것을 특징으로 화학식 1로 표시되는 염료의 제조방법.
  8. 제1항 기재의 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응태양전지.
  9. [Co(Ⅱ)(bpy)3](B(CN)4)2와 [Co(Ⅲ)(bpy)3](B(CN)4)3의 레독스 커플을 포함하는 염료감응태양전지용 전해질 시스템.
  10. 제9항 기재의 전해질 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응태양전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 염료감응태양전지는 제1항 기재의 염료를 사용하는 것을 특징으로 하는 염료감응태양전지.
KR1020110008702A 2011-01-28 2011-01-28 신규한 유기염료 및 이의 제조방법 KR101985184B1 (ko)

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