专利名称：用作太阳能电池的染料敏化剂的化合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池用敏化剂材料领域，尤其涉及一种用作太阳能电池的染料敏化剂的化合物及其制备方法。
背景技术：
当今世界能源危机问题日益严峻，为了人类的可持续发展，必须要寻求高效、清洁、可再生能源，太阳能以其独特的优势受到了人们的广泛重视。硅太阳能电池曾一度受到人们的广泛关注和研究，但是由于硅太阳能电池的生产成本高，大规模工业化生产和应用的可能性比较小，因此，西方的一些国家开始投入大量的人力、物力、财力来开发利用太阳能的新技术以代替硅太阳能电池。目前染料敏化太阳能电池以其低成本、制作工艺简单、稳定性好等优势，引起了全世界的广泛关注。对染料敏化太阳能电池的研究将具有非常重要的现实意义，它优越的性能是其它种类光电化学太阳电池无法相比的，而染料性能的优劣将直接影响染料敏化太阳能电池的光电转换效率。现在公认使用效果最好的 Cis-Ru (H2-Clebpy)2 (NCS)2制备过程较复杂，因而价格也比较昂贵。虽然钌基多吡啶配合物染料是目前研究最多的染料，但是由于金属钌为稀有金属，原料来源有限，不可能大规模工业化生产，因此，寻找新型的染料敏化剂是个需要解决的问题。
发明内容
本发明实施方式的目的是提供一种用作太阳能电池的染料敏化剂的化合物及其制备方法，能制备一种由三联噻吩和卟啉结构组成的“D-A-D”三单元化合物，其2，2' 5'， 2'‘-三噻吩(三联噻吩)可作为偶合反应单元和电子给体(D)，具有良好的化学稳定性。本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明实施方式提供一种用作太阳能电池的染料敏化剂的化合物，该化合物具有如下结构
权利要求
1.一种用作太阳能电池的染料敏化剂的化合物，其特征在于，该化合物具有如下结
2.根据权利要求1所述的用作太阳能电池的染料敏化剂的化合物，其特征在于，该化 合物主要包括2，2' 5'，2'‘-三噻吩和卟啉两部分；其中2，2' 5'，2'‘-三噻吩 作为偶合反应单元和电子给体(D)；卟啉作为光吸收剂和电子受体(A)。
3.—种上述权利要求1 2任一项所述的用作太阳能电池的染料敏化剂的化合物的制 备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤第一歩按下述式一合成化合物2，2’:5’，2’_四噻吩-5-甲醛，式一中，ニ氯甲烷N， N ニ甲基甲酰胺三氯氧磷的体积比为25 6 7，式一如下
4.根据权利要求3所述的用作太阳能电池的染料敏化剂的化合物的制备方法，其特征在于，所述方法中的第一步具体包括按二氯甲烷N，N 二甲基甲酰胺三氯氧磷的体积比为25 6 7取二氯甲烷、N， N 二甲基甲酰胺和三氯氧磷，向容器一中加入二氯甲烷并进行磁力搅拌，将容器一放入冰水混合物中，待二氯甲烷的温度降为-20 10°C时，再加入N，N 二甲基甲酰胺形成混合液，当该混合液的温度为-20 10°C时，滴加三氯氧磷，并保持温度为-20 10°C，待滴加完全后，将容器一放入30 50°C的温水中并继续磁力搅拌，直到容器一中的溶液变成澄清的淡黄色溶液；按摩尔量之比20 25 1取二氯甲烷和三联噻吩，二氯甲烷和三联噻吩加入容器二中并磁力搅拌，将容器二放入冰水混合物中，磁力搅拌使三联噻吩完全溶解于二氯甲烷形成混合液；待容器二内混合液温度降为-20 10°C时，将上述反应后得到的淡黄色溶液滴加到容器二中，滴加过程中保持容器二温度为-20 10°C，并保持磁力搅拌的状态，待滴加完成后，将容器二移入20 40°C的温水浴中，静置反应8 15小时，得到的溶液即为化合物2，2’ :5，，2，-四噻吩-5-甲醛。
5.根据权利要求3所述的用作太阳能电池的染料敏化剂的化合物的制备方法，其特征在于，所述方法中的第二步具体包括后处理将第一步反应完成后得到化合物2，2’ 5’，2’ -四噻吩-5-甲醛的溶剂蒸干， 得到黄色固体物，将摩尔浓度为0. 5 3mol/L的NaOH溶液滴加到蒸干的黄色固体物中并磁力搅拌，调节其PH值为6 9，然后放在沸水中磁力搅拌下煮0. 5 3小时，之后再进行抽滤，水洗滤饼2 4次后，放在真空箱中，真空箱的真空度为-0. IMPa，在40 80°C温度下烘干3 8小时，得到黄色固体；提纯用二氯甲烷和正己烷对上述后处理得到的所述黄色固体进行重结晶，二氯甲烷正己烷的体积比为1 1 1.5，重结晶过程为磁力搅拌下将黄色固体用二氯甲烷溶解得到混合液一，将混合液一加热到回流状态下加入正己烷，继续加热回流20 40分钟， 自然冷却到室温后将混合液放入到冰水混合物中3 4小时得到黄色固体结晶物，过滤得到黄色固体后，将滤液重新蒸干，重复上述步骤，经过2 4次重结晶，将得到的黄色结晶物放在60°C的烘箱中烘干4 6小时，即得到提纯的化合物2，2’ 5’，2’ -四噻吩-5-甲醛。
6.根据权利要求3或5所述的用作太阳能电池的染料敏化剂的化合物的制备方法，其特征在于，所述方法第二步的后处理步骤中，在将NaOH溶液滴加到蒸干的固体物中，调节其PH值为8 9。
7.根据权利要求3或5所述的用作太阳能电池的染料敏化剂的化合物的制备方法，其特征在于，所述方法第二步的提纯步骤中，对所述黄色固体重结晶用的二氯甲烷与正己烷的体积比为二氯甲烷正己烷=2 3。
8.根据权利要求3所述的用作太阳能电池的染料敏化剂的化合物的制备方法，其特征在于，所述方法的第三步具体包括将第二步得到的提纯的化合物2，2’ :5’，2’-四噻吩-5-甲醛加入到丙酸中，提纯的2， 2’ 5’，2’-四噻吩-5-甲醛与丙酸的摩尔量之比为1 90 95，加热搅拌至回流时，滴加含有新蒸吡咯的丙酸溶液，该丙酸溶液中吡咯和丙酸的摩尔量之比为1 观 35，滴加完成后，继续加热回流30 60分钟，停止加热，静置冷却至室温，加入甲醇，甲醇的加入量不低于所加入丙酸摩尔总量的2倍，静止8 12小时，抽滤，用另外的甲醇洗2 4次，水洗 2 4次，放在真空箱中，真空度为-0. IMPa,40 65°C烘干4 8小时，得到粗品，对粗品用柱层析方法分离提纯后的产物，即为用作太阳能电池的染料敏化剂的化合物。
全文摘要
本发明公开了一种用作太阳能电池的染料敏化剂的化合物及其制备方法，属敏化剂材料领域。该化合物为meso-5，10，15，20-四(2，2′5′，2′′-三噻吩)卟啉(TTTP)。其制备方法操作简单，提纯方便。该化合物主要用作染料敏化太阳能电池的敏化剂，是由三联噻吩和卟啉结构组成的“D-A-D”三单元化合物，因为三联噻吩通过电子氧化反应易发生偶合反应，所以三联噻吩作为偶合反应单元和电子给体(D)，因为卟啉是由4个吡咯环通过亚甲基相连形成的具有18电子体系的共轭大环化合物，所以卟啉作为光吸收剂和电子受体(A)，该化合物具有良好的化学稳定性，染料敏化太阳能电池后能有效提高太阳能电池的光电转换效率。
文档编号H01G9/004GK102432615SQ201110249300
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者孙效雷, 戴玉华, 李林楷, 杨明山 申请人:北京石油化工学院, 广东信泰科技有限公司