포피린과 나프탈로시아닌의 마이크로파 합성 및 염료감응 태양전지에의 응용

Abstract

본 연구에서는 친환경적 에너지원인 마이크로파를 열원으로 사용하여서, 산화바나듐을 함유하는 포르피린 유도체와 나프탈로시아닌 유도체를 합성하고자 하였다. 합성된 염료와 N719를 혼합하여 티타늄 산화물에 흡착시켜서 태양광 흡수범위를 확장시켜서 좀 더 높은 효율을 가진 염료감응형 태양전지를 제작하고자 하였다. 구체적으로는 포르피린에 클로로, 브로모, 부틸, 메톡시 치환기를 도입하여 마이크로파 가열 조건에서 합성을 확인하였으며, 합성된 포르피린 유도체에 바나딜설페이트를 사용하여 바나딜 포르피린 유도체를 합성하였다. 나프탈로시아닌은 부틸 치환기를 가진 산화바나듐을 중심 금속으로 하는 염료를 합성하였다. 합성된 염료는 1H-NMR, FT-IR 등을 이용하여 구조를 분석하였고, UV-Vis를 이용하여 광학적 특성을 확인하였다. 합성한 염료와 N719를 사용하여 염료감응형 태양전지 소자를 제작하였으나, 티타늄 산화물에 염료가 화학적으로 흡착되지 않아서 염료가 혼합된 상태의 소자 특성을 분석하지 못하였다. 카르복시산을 도입한 염료를 사용한다면 충분한 특성을 보여줄 것이라 예상된다.

In this study, porphyrin derivative and naphthalocyanine derivative with vanadium oxide were synthesized by using microwave. So that absorption region of solar energy was increased, titanium oxide impregnated mixtures of synthesized dyes and N719 could be take more efficient dye-sensitized solar cell (DSC). In detail, porphyrin with chloro, bromo, tert-butyl, methoxy as derivative was synthesized by using microwave method. Vanadyl porphyrin derivative was synthesized with porphyrin and vanadyl sulfate. Naphthalocyanine with tert-butyl derivative and vanadium oxide was synthesized. Synthesized dyes were confirmed by 1H-NMR, FT-IR, and their optical character were measured by UV-Vis spectroscopy. DSC used mixtures of dyes and N719 was made. But dyes didn't impregnate titanium oxide chemically, DSC of mixture of dyes was not measured. If it was used dyes with carboxylic acid, it expect good properties.