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TWI458787B - 有機染料及包含其之光電轉換裝置 - Google Patents

有機染料及包含其之光電轉換裝置 Download PDF

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TWI458787B
TWI458787B TW098116139A TW98116139A TWI458787B TW I458787 B TWI458787 B TW I458787B TW 098116139 A TW098116139 A TW 098116139A TW 98116139 A TW98116139 A TW 98116139A TW I458787 B TWI458787 B TW I458787B
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cycloalkyl
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Yung Liang Tung
Jia Yin Wu
Jen An Chen
Hsin Yi Hsu
Chun Guey Wu
Min Fong Jhong
Song Yeu Tsai
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Ind Tech Res Inst
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Description

有機染料及包含其之光電轉換裝置
本發明關於一種有機染料，特別關於一種用於光電轉換裝置之有機染料。
為因應能源保存的需求，多種替代性可再生能源已被探索。近年來，Gratzel與O’Regan提出一種染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cell、DSSC)，可更加有效利用太陽能源，引起業界的大幅注意。一般而言，染料敏化太陽能電池的結構包括四部分，其分別為提供電流流動通路的陰/陽電極、接受電子的半導體二氧化鈦(TiO2 )、染料層，以及傳輸電洞的電解質。上述染料敏化太陽能電池之各部分的材質以及各部分之間的介面結構皆會對元件效率造成影響，其中以染料層之染料為影響染料敏化太陽能電池效率之最大關鍵。因此，尋找可使染料敏化太陽能電池達到更高效率的染料分子，已成為目前重要的課題之一。
現今使用效果最好的染料係以釕金屬為中心的錯合物(例如N3染料：(cis-dithiocyanato-bis(4,4'-dicarboxy-2,2'-bipy ridine)ruthenium))，但釕金屬價格昂貴且地球藏量有限，故開發新式染料以取代目前公認最佳的釕錯合物N3染料係為一項熱門的的研究主題。由於有機化合物具有高吸收係數、可變的結構、及易取得的性質，且具有高的吸收係數係被認為是光敏染料中最重要的性質之一，因此使得有機染料具有非常好的發展性及潛力。
然而，由於較低的穩定性、耐久性、及轉換效率，目前業界並沒有可供實際應用於染料敏化太陽能電池(DSSC)的有機染料。因此，設計出具有高吸收係數及高轉換效率的有機染料，係為目前光電轉換裝置技術一項十分重要的課題。
本發明提出一種有機染料，其一端係為可作為予體(donor)之基團，另一端係為可作為受體(accepter)之基團，並以具有高共軛性的基團作為間隔(spacer)基團，連結該予體(donor)基團及該受體(accepter)基團。根據本發明一實施例，該有機染料，可符合下列公式(I)所示結構：
其中，n係為3、4、5、6、7、8、9、10或11；該複數個X係各自獨立，且擇自下列及其組合所組成之族群：
； R係各自獨立且包含H、鹵原子、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基；R1 及R2 係各自獨立且包含H、鹵原子、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基，或者R1 及R2 係連接在一起形成一具有5至14員之環；R3 係各自獨立且包含H、鹵原子、硝基、胺基、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C1-18 硫烷基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基；以及，Z係為氫、鹼金族金屬(例如鋰、鈉、或鉀)或四級銨鹽。
根據本發明另一實施例，該有機染料，可符合下列公式(II)所示結構：
其中，m係為2、3、4、5、6、7、8、9、或10之整數；該複數個X係各自獨立，且擇自由、
及其組合所組成之族群；R係各自獨立且包含H、鹵原子、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基；R1 及R2 係各自獨立且包含H、鹵原子、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基，或者R1 及R2 係連接在一起形成一具有5至14員之環；R3 係各自獨立且包含H、鹵原子、硝基、胺基、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C1-18 硫烷基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基；以及，Z係為氫、鹼金族金屬(例如鋰、鈉、或鉀)或四級銨鹽。
根據本發明另一實施例，該有機染料，可符合下列公式(III)所示結構：
其中，i係為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、或10之整數，而j係為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、或10之整數，且i+j係不大於10；該複數個X係各自獨立，且擇自下列及其組合所組成之族群：
；R係各自獨立且包含H、鹵原子、C1-18 烷基、Cl-18 烷氧基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基；R1 及R2 係各自獨立且包含H、鹵原子、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基，或者R1 及R2 係連接在一起形成一具有5至14員之環；R3 係各自獨立且包含H、鹵原子、硝基、胺基、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C1-18 硫烷基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基；以及，Z係為氫、鹼金族金屬(例如鋰、鈉、或鉀)或四級銨鹽。
本發明之其他實施例提出一種光電轉換裝置，其中該光電轉換裝置包含以上所述之有機染料。該光電轉換裝置可例如為一平面顯示裝置(例如有機發光二極體)、有機光伏(organicphotovoltaic、OPV)元件、或是太陽能電池(例如染料敏化太陽能電池)。
以下藉由數個實施例並配合所附圖式，以更進一步說明本發明，但並非用來限制本發明之範圍，本發明之範圍應以所附之申請專利範圍為準。
有機染料之製備
本發明係揭露一種有機染料，其一端係以二苯基胺(diphenylamine)基團作為予體(donor)，另一端係以CN-COOZ(Z係為氫、鹵金族金屬或四級銨鹽)作為受體(acceptor)，並包含複數個高共軛性的基團(例如：
其中R3 係各自獨立且包含H、鹵原子、硝基、胺基、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C1-18 硫烷基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基)。符合本發明之所述之有機染料，係為具有公式(I)、公式(II)、及公式(III)所示之結構：
其中，n係為3、4、5、6、7、8、9、10或11；m係為2、3、4、5、6、7、8、9、或10之整數；i係為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、或10之整數，而j係為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、或10之整數，且i+j係不大於10；該複數個X係各自獨立，且擇自下列及其組合所組成之族群：、
；R係各自獨立且包含H、鹵原子、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基；R1 及R2 係各自獨立且包含H、鹵原子、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基，或者R1 及R2 係連接在一起形成一具有5至14員之環；R3 係各自獨立且包含H、鹵原子、硝基、胺基、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C1-18 硫烷基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基；以及，Z係為氫、鹼金族金屬或四級銨鹽。上述之C1-18烷基可包含但不限定於：甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、戊基、己基、庚基、或辛基；上述之C1-18烷氧基可包含但不限定於：甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、或辛氧基；上述之C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基可包含但不限定於苯基(phenyl)、聯苯基(biphenyl)、吡啶基(pyridyl)、呋喃基(furyl)、萘基(naphthyl)、蒽基(anthryl)、菲基(phenanthrenyl)、咪唑基(imidazolyl)、嘧啶基(pyrimidinyl)、奎啉基(quinolinyl)、吲哚基(indolyl)，或噻唑基(thiazolyl)。若R1 及R2 連接形成一環，則該環可與R1 及R2 分別連接的苯環形成一具有駢
環(fused)結構的基團，例如：、或
值得注意的是，本發明所述之有機染料，除了具有高吸收係數外，其所具有之能階可被調整至吻合太陽能光譜，提高太陽能電池之光電轉換效率。
表一係列舉出本發明一系列較佳實施例所得之符合本發明所述結構之有機染料，其各自之化學結構均詳列於
為進一步說明本發明有機化合物的製備方法，以下特別詳述實施例1、及實施例5所示之化合物其製備流程。
實施例1 化合物W-01之合成
首先，將8g　DOCPDT(4,4-Dioctyl-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b' ]-dithiophene)置於一反應瓶中，並以50ml的THF(tetrahydrofuran)溶解。接著，在-78℃下加入7.95ml的n-BuLi(n-butyl lithium)於反應瓶中，反應2小時。接著，在-78℃下加入4.36g Me3 SnCl(溶於10ml的THF)，反應兩小時後，並在室溫下反應10小時。接著，加入H2 0中止反應，並以CH2 Cl2 進行萃取。收集有機層濾液並加入MgSO4 除水後過濾，濃縮後去除有機溶劑，得到TMSn-CPDT(4,4-Dioctyl-2-trimethylstannany l-4H-cyclo-penta[2,1-b;3,4-b' ]-dithiophen e)。
接著，將9.5g的TMSn-CPDT(4,4-Dioctyl-2-trimethylstannany l-4H-cyclo-penta[2,1-b;3,4-b' ]-dithiophen e)與5.43g的(4-bromophenyl)-diphenyl-amine加入一反應瓶中，並以100ml的DMF(dimethylformamide)溶解。將此混合物降至-78℃下並回至室溫，反覆抽灌Ar(此動作反覆四次)。接著，加入0.58g Pd(PPh3 )4 (溶於20ml的DMF)至反應瓶，加熱迴流24小時。待冷卻至室溫，加入飽和NH4 Cl中止反應，並以CH2 Cl2 進行萃取。收集有機層濾液並加入MgSO4 除水後過濾，濃縮後去除有機溶劑，得到橘色液體CPDT-TPA([4-(4,4-Dioctyl-4H-cyclopenta-[2,1-b;3,4-b' ]dithiophen-2-yl)-phenyl]-diph enyl-amine)。
接著，將5.8g的CPDT-TPA([4-(4,4-Dioctyl-4H-cyclopenta-[2,1-b;3,4-b' ]dithiophen-2-yl)-phenyl]-diph enyl-amine)加入一反應瓶中，並以100ml的THF溶解。接著，在-78℃下加入4.31ml的n-BuLi(n-butyl lithium)於反應瓶中，反應1.5小時。接著，在-78℃下加入2.33g Me3 SnCl(溶於20ml的THF)，反應15分鐘，並在室溫下反應10小時。接著，加入H2 0中止反應，並以CH2 Cl2 進行萃取。收集有機層濾液並加入MgSO4 除水後過濾，濃縮後去除有機溶劑，得到TMSn-CPDT-TPA([4-(4,4-Dioctyl-6-trimethyl atannanyl-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b' ]dith iophen-2-yl)-phenyl]-diphenyl-amine)。
接著，將1.21g的Br-DMfluorne-aldehyde與3.24g的TMSn-CPDT-TPA([4-(4,4-Dioctyl-6-trimethyl atannanyl-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b' ]dith iophen-2-yl)-phenyl]-diphenyl-amine)加入一反應瓶中，並以50ml的DMF(dimethylformamide)溶解。將此混合物降至-78℃下並回至室溫，反覆抽灌Ar(此動作反覆四次)。接著，加入0.14g Pd(PPh3 )4 (溶於20ml的DMF)至反應瓶，加熱迴流16小時。待冷卻至室溫，加入飽和NH4 Cl中止反應，並以CH2 Cl2 進行萃取。收集有機層濾液並加入MgSO4 除水後過濾，濃縮後去除有機溶劑，並以矽膠管柱進行純化(沖提液為Hexane)，得到紅色固體F-Cl-aldehyde(7-[6-(4-diphenylamino-pheny l)-4,4-Dioctyl-4H-cyclopenta-[2,1-b;3,4-b' ]dithiophen-2-yl]-9,9-dimethyl-9H-fluore ne-2-carbaldehyde)。
接著，將1g的F-C1-aldehyde (7-[6-(4-diphenylamino-phenyl)-4,4-Diocty 1-4H-cyclopenta-[2,1-b;3,4-b' ]dithiophen-2-yl]-9,9-dimethyl-9H-fluorene-2-carbalde hyde)、0.14g的NH4 OAc與0.16g的CNCH2 COOH加入一反應瓶中，並加入50ml的CH3 COOH。接著，在Ar氣體下加熱迴流6小時。待冷卻至室溫後，進行過濾，並以CH2 Cl2 萃取，並反覆水洗。最後，使用Hexane進行再結晶，離心後得到呈紫黑色固體的有機染料W-01(2-cyano-3-{7-[6-(4-diphenylamino-phe nyl)-4,4-Dioctyl-4H-cyclopenta-[2,1-b;3,4-b' ]dithiophen-2-yl]-9,9-dimethyl-9H-fluo ren-2-yl}-acrylic acid)。
實施例1所述之有機染料W-01之製備流程，係顯示於以下之反應式：
實施例5 化合物W-051之合成
首先，將8g　DOCPDT(4,4-Dioctyl-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b' ]-dithiophene)置於一反應瓶中，並以50ml的THF(tetrahydrofuran)溶解。接著，在-78℃下加入7.95ml的n-BuLi(n-butyl lithium)於反應瓶中，反應2小時。接著，在-78℃下加入4.36g Me3 SnCl(溶於10ml的THF)，反應兩小時後，並在室溫下反應10小時。接著，加入H2 0中止反應，並以CH2 Cl2 進行萃取。收集有機層濾液並加入MgSO4 除水後過濾，濃縮後去除有機溶劑，得到TMSn-CPDT(4,4-Dioctyl-2-trimethylstannany l-4H-cyclo-penta[2,1-b;3,4-b' ]-dithiophen e)。
接著，將9.5g的TMSn-CPDT(4,4-Dioctyl-2-trimethylstannany l-4H-cyclo-penta[2,1-b;3,4-b' ]-dithiophen e)與5.43g的(4-bromophenyl)-diphenyl-amine加入一反應瓶中，並以100ml的DMF(dimethylformamide)溶解。將此混合物降至-78℃下並回至室溫，反覆抽灌Ar(此動作反覆四次)。接著，加入0.58g Pd(PPh3 )4 (溶於20ml的DMF)至反應瓶，加熱迴流24小時。待冷卻至室溫，加入飽和NH4 Cl中止反應，並以CH2 Cl2 進行萃取。收集有機層濾液並加入MgSO4 除水後過濾，濃縮後去除有機溶劑，得到橘色液體CPDT-TPA([4-(4,4-Dioctyl-4H-cyclopenta-[2,1-b;3,4-b' ]dithiophen-2-yl)-phenyl]-diphenyl-amine)。
接著，將5.8g的CPDT-TPA([4-(4,4-Dioctyl-4H-cyclopenta-[2,1-b;3,4-b' ]dithiophen-2-yl)-phenyl]-diph enyl-amine)加入一反應瓶中，並以100ml的THF溶解。接著，在-78℃下加入4.31ml的n-BuLi(n-butyl lithium)於反應瓶中，反應1.5小時。接著，在-78℃下加入2.33g Me3 SnCl(溶於20ml的THF)，反應15分鐘，並在室溫下反應10小時。接著，加入H2 0中止反應，並以CH2 Cl2 進行萃取。收集有機層濾液並加入MgSO4 除水後過濾，濃縮後去除有機溶劑，得到TMSn-CPDT-TPA([4-(4,4-Dioctyl-6-trimethyl atannanyl-4H-Cyclopenta[2,1-b;3,4-b' ]dith iophen-2-yl)-phenyl]-diphenyl-amine)。
接著，將1.45g的Br-Dithiphene-aldehyde與4g的TMSn-CPDT-TPA([4-(4,4-Dioctyl-6-trimethyl atannanyl-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b' ]dith iophen-2-yl)-phenyl]-diphenyl-amine)加入一反應瓶中，並以50ml的DMF(dimethylformamide)溶解。將此混合物降至-78℃下並回至室溫，反覆抽灌Ar(此動作反覆四次)。接著，加入0.18g的Pd(PPh3 )4 (溶於20ml的DMF)至反應瓶，加熱迴流16小時。待冷卻至室溫，加入飽和NH4 Cl中止反應，並以CH2 Cl2 進行萃取。收集有機層濾液並加入MgSO4 除水後過濾，濃縮後去除有機溶劑，並以矽膠管柱進行純化(沖提液為Hexane)，得到紅色固體F-C2-aldehyde(5' -[6-(4-diphenylamino-phen yl)-4,4-Dioctyl-4H-cyclopenta-[2,1-b;3,4-b' ]dithiophen-2-yl]-2,2' -bithiophenyl-5-c arbaldehyde)。
接著，將0.6g的F-C2-aldehyde(5' -[6-(4-diphenylamino-phenyl)-4,4-Dioct yl-4H-cyclopenta-[2,1-b;3,4-b' ]dithiophen-2-yl]-2,2' -bithiophenyl-5-carbaldehyde)、0.084g的NH4 OAc與O.092g的CNCH2 COOH加入一反應瓶中，並加入50ml的CH3 COOH。接著，在Ar氣體下加熱迴流6小時。待冷卻至室溫後，進行過濾，並以CH2 Cl2 萃取，並反覆水洗。最後，使用Hexane進行再結晶，離心後得到呈紫黑色固體的有機染料w-05(2-cyano-3-{5' -[6-(4-diphenylamino-ph enyl)-4,4-Dioctyl-4H-cyclopenta-[2,1-b;3,4-b' ]dithiophen-2-yl]-[2,2' ]bithiophenyl-5-yl}-acrylic acid)。
實施例5所述之有機染料w-05之製備流程，係顯示於以下之反應式：
染料敏化太陽能電池 實施例11
以實施例1所製備而得之有機染料W-01來製備一染料敏化太陽能電池100，請參照第1圖，方法如下：先將一置備好之工作電極10(由一透明導電基板12及一多孔二氧化鈦層14所組成)浸泡於含有有機染料16(在此實施例中係為有機染料W-01)之溶液中若干分鐘，而W-01會以自我組裝方式吸附於二氧化鈦電極的表面。接著，取出該二氧化鈦電極，再以溶劑沖洗工作電極10。待電極10乾燥後，蓋上對電極20並以環氧樹脂或UV膠密封。接著，再填入電解液30，接著再將注入口密封，即完成染料敏化太陽能電池A。接著，測量該染料敏化太陽能電池A之電壓、電流、及光電轉換效率，其測量結果如表2所示。
實施例12
以實施例5所製備而得之有機染料W-05來製備一染料敏化太陽能電池，方法如下：先將一置備好之工作電極(由一透明導電基板及一多孔二氧化鈦層所組成)浸泡於含有有機染料W-05之溶液中若干分鐘，而W-05會以自我組裝方式吸附於二氧化鈦電極的表面。接著，取出該二氧化鈦電極，再以溶劑沖洗工作電極。待電極乾燥後，蓋上對電極並以環氧樹脂或UV膠密封。接著，再填入電解液，接著再將注入口密封，即完成染料敏化太陽能電池B。接著，測量該染料敏化太陽能電池B之電壓、電流、及光電轉換效率，其測量結果如表2所示。
綜上所述，由於本發明所述之有機染料具有高共軛的特性，可有效較低染料的LUMO能階，使染料能隙縮小，可更進一步匹配染料敏化太陽能電池的陰極氧化電位及陽極的傳導能隙，提高太陽能電池的光電轉換效率。此外，本發明所述之有機染料，其激發態的能階位能可配合一般染料敏化太陽能電池所使用的金屬氧化物(例如：二氧化鈦)的傳導帶能階位能，使得電子可以更有效地進行傳遞，並減少在傳遞過程中能量的損失。再者，本發明所述之有機染料其氧化電位進略低於一般染料敏化太陽能電池所使用之電解質(例如：碘離子(I- /I3 - ))的氧化電位，如此一來有助於失去電子的有機性染料可有效地再次獲得電子。由於有機染料之另一特點係富多色彩性，使得該有機染料非常適合用於光電轉換裝置，增加其應用性及發展性。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為基準。
10．．．工作電極
12．．．透明導電基板
14．．．多孔二氧化鈦層
16．．．有機染料
20．．．對電極
30．．．電解液
以及
100．．．染料敏化太陽能電池
第1圖係為一示意圖，顯示本發明實施例11所述之染料敏化太陽能電池。
10．．．工作電極
12．．．透明導電基板
14．．．多孔二氧化鈦層
16．．．有機染料
20．．．對電極
30．．．電解液
100．．．染料敏化太陽能電池

Claims (13)

  1. 一種有機染料，該有機染料為如式(I)所示之化合物： 其中，n係為3至11之整數；該複數個X係各自獨立，且擇自下列及其組合所組成之族群： 、及，且其中至少一個X係為、 、或；R係各自獨立且包含H、鹵原子、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基；R1 及R2 係各自獨立且包含H、鹵原子、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基，或者R1 及R2 係 連接在一起形成一具有5至14員之環；R3 係各自獨立且包含H、鹵原子、硝基、胺基、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C1-18 硫烷基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基；以及，Z係為氫、鹼金族金屬或四級銨鹽。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之有機染料，其中該有機染料為如式(II)所示之化合物： 其中，m係為2至10之整數；該複數個X係各自獨立，且擇自下列及其組合所組成之族群： ；R係各自獨立且包含H、鹵原子、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基；R1 及R2 係各自獨立且包含H、鹵原子、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基，或者R1 及R2 係連接在一起形成一具有5至14員之環；R3 係各自獨立且包含H、鹵原子、硝基、胺基、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C1-18 硫烷基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基；以及，Z係為氫、鹼金族金屬或四級銨鹽。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之有機染料，其中該有機染料為如式(III)所示之化合物： 其中，i係為0或1至10之整數，而j係為0或1至10之整數，且i+j係不大於10；該複數個X係各自獨立，且 擇自下列及其組合所組成之族群：、 、及；R係各自獨立且包含H、鹵原子、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、 C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基；R1 及R2 係各自獨立且包含H、鹵原子、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基，或者R1 及R2 係連接在一起形成一具有5至14員之環；R3 係各自獨立且包含H、鹵原子、硝基、胺基、C1-18 烷基、C1-18 烷氧基、C1-18 硫烷基、C3-18 雜烷基、C3-20 芳香基、C3-20 雜芳香基、C3-20 環脂基、或C3-20 環烷基；以及，Z係為氫、鹼金族金屬或四級銨鹽。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之有機染料，其中n係為4。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之有機染料，其中n係為5。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之有機染料，其中n係為6。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之有機染料，其中Z係為鋰、鈉、或鉀。
  8. 一種光電轉換裝置，包含如申請專利範圍第1項所述之有機染料。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之光電轉換裝置，其中該光電轉換裝置係為一平面顯示裝置。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之光電轉換裝置，其中該光電轉換裝置係為一有機發光二極體。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之光電轉換裝置，其中該光電轉換裝置係為一有機光伏(organicphotovoltaic、 OPV)元件。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之光電轉換裝置，其中該光電轉換裝置係為一太陽能電池。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之光電轉換裝置，其中該光電轉換裝置係為一染料敏化太陽能電池。
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