專利名稱：染料敏化的光電轉(zhuǎn)換器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用有機(jī)染料敏化的半導(dǎo)體精細(xì)材料、光電轉(zhuǎn)換器件和太陽(yáng)能電池。具體地說，本發(fā)明涉及用具有特定結(jié)構(gòu)的染料敏化的氧化物半導(dǎo)體精細(xì)材料、以使用該氧化物半導(dǎo)體精細(xì)材料為特征的光電轉(zhuǎn)換器件和使用該光電轉(zhuǎn)換器件的太陽(yáng)能電池。
發(fā)明背景
使用太陽(yáng)光作為礦物燃料如石油、煤等的替代能源的太陽(yáng)能電池受到人們的關(guān)注?，F(xiàn)在，人們正在對(duì)使用晶體或無定形硅的硅太陽(yáng)能電池，或用鎵、砷等的化合物的半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池的效率提高等方面進(jìn)行開發(fā)和改進(jìn)。然而，因?yàn)樯a(chǎn)這些太陽(yáng)能電池的高能耗和高成本，以及資源困難的問題，難以為市場(chǎng)所接受?；谏鲜鲈?，人們需要開發(fā)成本有效的太陽(yáng)能電池。同時(shí)，包含用染料敏化的半導(dǎo)體細(xì)粒的光電轉(zhuǎn)換器件和包含所述光電轉(zhuǎn)換器件的太陽(yáng)能電池是已知的，其生產(chǎn)原料和技術(shù)已經(jīng)公開(B. O’ Regan和M. Gratzel, Nature, 353, 737 (1991), Μ. K. Nazeeruddin, A. Kay,1. Rodicio, R. Humphry-Baker, E. Muller, P. Li ska, N. Vlachopoulos, M. Gratzel, J. Am. Chem. Soc. , 115, 6382 (1993)等)。這些光電轉(zhuǎn)換器件是通過使用低成本的氧化物半導(dǎo)體，如二氧化鈦等來生產(chǎn)的。因?yàn)榇嬖诳梢缘玫奖仁褂贸Ｒ?guī)材 料如硅等的太陽(yáng)能電池成本低的光電轉(zhuǎn)換器件的可能性，所以該器件引起人們的注意。但是，為了得到轉(zhuǎn)換效率高的器件，釕型絡(luò)合物要用作敏化染料，其中該染料本身價(jià)格高，并且供應(yīng)也存在一定的問題。另外，盡管已經(jīng)有人嘗試使用有機(jī)染料作為敏化染料，但在目前的情況下，由于轉(zhuǎn)換效率低等原因，它還沒有在實(shí)際中得到使用。
因此需要開發(fā)出使用有機(jī)染料敏化的半導(dǎo)體，使用價(jià)格低廉的有機(jī)染料的、具有高轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性的實(shí)用的光電轉(zhuǎn)換器件。
發(fā)明公開
本發(fā)明人進(jìn)行了廣泛的研究以解決上述問題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過使用具有特定部分結(jié)構(gòu)的染料敏化的半導(dǎo)體精細(xì)材料，進(jìn)而制備具有高轉(zhuǎn)換效率的光電轉(zhuǎn)換器件，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
即，本發(fā)明涉及
(I)光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于包含用下面通式(1)-(4)表示的次甲基型染料敏化的氧化物半導(dǎo)體精細(xì)材料
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于包含用下面通式(16)表示的次甲基型染料敏化的氧化物半導(dǎo)體精細(xì)材料
2.權(quán)利要求1的光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于所述的染料用下面通式(17)表示
3.權(quán)利要求1或2的光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于通式(16)或(17)中的Y3表示氮原子任選由Cl-ClO烷基季銨化的吡啶基、或者由通式(31’ )表示的取代基。
4.權(quán)利要求1或2的光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于通式(16)或(17)中的n3表示1_3的整數(shù)。
5.權(quán)利要求3的光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于通式(16)或(17)中的n3表示1_3的整數(shù)。
6.權(quán)利要求2的光電轉(zhuǎn)換器件,其特征在于在通式(31)中，X8表不氧原子、硫原子、_■甲基亞甲基或1,2-亞乙稀基，R18表不C1-C4燒基,或者R18不存在從而該氮原子未季銨化，R19表不氫原子、齒素原子或羧基，Z2不存在或者表示鹵素離子或甲基硫酸離子， 在通式(17)中，n3表示I的整數(shù)，并且 在通式(17)中，在Y3為由通式(31’)表示的取代基的情形下，A6和A7為氫原子。
7.權(quán)利要求1、2和6中任一項(xiàng)的光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于使用由下述染料的結(jié)合敏化的氧化物半導(dǎo)體精細(xì)材料 ⑴由通式(16)和(17)表示的次甲基型染料中的至少一種；和 (ii)選自除了式(16)和(17)表示的那些染料以外的有機(jī)染料和金屬絡(luò)合物染料中的至少一種。
8.權(quán)利要求1、2和6中任一項(xiàng)的光電轉(zhuǎn)換器件，其中氧化物半導(dǎo)體精細(xì)材料包含作為基本成分的二氧化鈦。
9.權(quán)利要求1、2和6中任一項(xiàng)的光電轉(zhuǎn)換器件，其中所述的染料在包合物存在下吸附到氧化物半導(dǎo)體精細(xì)材料上。
10.一種太陽(yáng)能電池，其特征在于使用上述權(quán)利要求1、2和6中任一項(xiàng)的光電轉(zhuǎn)換器件。
11.一種用權(quán)利要求1、2和6中任一項(xiàng)的通式(16)或(17)表示的次甲基型染料敏化的氧化物半導(dǎo)體精細(xì)材料。
12.權(quán)利要求1、2和6中任一項(xiàng)的光電轉(zhuǎn)換器件，該器件是通過將所述染料吸附到氧化物半導(dǎo)體精細(xì)材料的薄膜上而得到的。
全文摘要
一種染料敏化的光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于該染料是具有特定部分結(jié)構(gòu)的次甲基型染料，例如在次甲基一側(cè)具有特定羧基取代的雜環(huán)，和在次甲基另一側(cè)有二烷基氨基或有機(jī)金屬絡(luò)合物殘基取代的芳香殘基的次甲基型染料，或者在次甲基一側(cè)具有特定羧基取代的芳環(huán)和具有二烷基氨基取代的雜芳環(huán)，或在次甲基另一側(cè)的有機(jī)金屬絡(luò)合物殘基的次甲基型染料；以及使用該光電轉(zhuǎn)換元件的一種太陽(yáng)能電池。該光電轉(zhuǎn)換元件與常規(guī)已知的用次甲基型染料敏化的光電轉(zhuǎn)換元件相比，具有相同的或更優(yōu)異的轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01L51/30GK103065803SQ201210568508
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2002年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月6日
發(fā)明者池田征明, 紫垣晃一郎, 井上照久 申請(qǐng)人:日本化藥株式會(huì)社