基于不对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏染料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可用于太阳能电池的基于不对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机 光敏染料及其合成方法。
【背景技术】
[0002] 能源是制约人类社会可持续发展的紧迫问题。太阳能是一种取之不尽的环境 友好的清洁能源，把太阳能直接转化为电能可能是解决人类能源需求的重要途径之一。 1991年，瑞士联邦高工的Giiitze丨小组报道了高效染料敏化纳米晶太阳能电池的突破性 工作（Nature，1991，353, 737.)，这种电池为人类提供低价、高效、长寿绿色可再生能源带 来希望。新一代染料敏化太阳电池（Dye-Sensitized Solar Cells,简称DSCs)由于制 备工艺简单，对材料的纯度要求低，具有价格低廉、环境友好的潜在优势，被认为是一个 解决太阳能光伏发电技术性价比问题的诱人方案。敏化材料是提高电池效率的一个关 键材料，目前，性能较好的染料敏化剂是含有贵金属钌的有机敏化剂（如多吡啶钌配合物 (J. Am. Chem. Soc.，2008, 130, 10720.))及卟啉类染料（5(^6此6,2011，334,629 4叩6￥· Chem. Int. Ed.，2014, 53, 1.)，然而由于金属钌稀有及卟啉类染料稳定性差，严重制约了 它们在实际中的应用。与它们相比，纯有机染料具有成本低、消光系数高和结构可调控 性强等特点，近年来逐渐取代了含贵金属配合物染料成为染料敏化太阳电池研究的热 点（J. Am. Chem. Soc.，2008, 130, 9202 ;Angew. Chem. Int. Ed.，2010, 49, 6646 ;J. Am. Chem. Soc.，2011，133, 11442.)。目前，对纯有机染料的研究主要集中在设计及合成在可见光及近 红外光区域具有宽吸收的染料分子，以提高太阳能电池对太阳光的利用率。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的之一在于提供可用于太阳能电池的基于不对称的吡咯并吡咯二酮 为共轭桥的有机光敏染料。
[0004] 本发明的目的之二在于提供基于不对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏 染料的合成方法。
[0005] 本发明的可用于太阳能电池的基于不对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光 敏染料分子中，吡咯并吡咯二酮单元的一边为苯环，另一边为杂环；给体部分的取代三芳胺 或吲哚三芳胺，直接通过单键同吡咯并吡咯二酮单元直接相连接，受体部分的一边为苯甲 酸。其具有如式（I )所示的结构：
[0006]
【主权项】
1. 一种基于不对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏染料，其特征是：所述的有 机光敏染料具有如式（I )所示的结构：
其中，式（I )中的LR1J2相同或不同；独立地选自叔丁基、正己基、异辛基、4-甲氧 基苯基、4-己氧基苯基、4-(2,4-二己氧基苯基）苯基、9, 9-二甲基-2-莉基中的任意一个 基团； 式（I )中的桥选自式（II)所示结构中的任意一种：
式（II)中的R3选自正丁基、己基、异辛基、甲氧基、异辛氧基、苄基中的任意一种。
2. 根据权利要求1所述的基于不对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏染料，其 特征是：所述的有机光敏染料具有以下所示的结构之一：
结构式1: 结构式2:
【专利摘要】本发明涉及可用于太阳能电池的基于不对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏染料及其合成方法。本发明提供的可用于太阳能电池的基于不对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏染料具有下述式(I)所示的结构，是以不对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥基，取代的三芳胺或吲哚三芳胺供电子基团直接通过单键同吡咯并吡咯二酮单元连接。该有机光敏染料在可见光及近红外光区域具有宽的光响应，以其作为单一敏化剂制备的染料敏化的太阳能电池，经测试，其光电转换效率高达9.60％；因此，作为敏化剂，该类有机光敏染料在染料敏化太阳能电池方面具有良好的开发和应用前景。。
【IPC分类】C07D519-00, C07D487-04, H01G9-042, C07F7-08, H01G9-20, C09B57-00
【公开号】CN104530747
【申请号】CN201410721316
【发明人】黄金华, 蒋克健, 宋延林
【申请人】中国科学院化学研究所
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月2日