专利名称：一种液晶功能化的吡啶化合物的制备和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于染料敏化太阳能电池部件，涉及一种染料敏化太阳能电池的光阳极界面修饰材料。
背景技术：
光阳极是染料敏化太阳能电池的核心部件，主要作用是利用巨大的表面积来吸附单分子层染料，同时也是电荷分离和传输的载体。在D S SC中应用的半导体薄膜材料主要有Ti02、ZnO, SnO2, Nb2O5, SrTiO3> Zn2SnO4等，到目前为止性能最为优良的仍是纳米TW2半导体。但是半导体电极的巨大表面积也增加了电极表面的电荷复合几率，从而降低太阳能电池的光电转换效率。为了改善电池的光伏性能，减少电子复合，需要对T^2电极表面进行钝化和保护，现有技术中，人们开发了多种物理化学修饰技术来改善纳米TW2电极的特性， 例如=TiCl4水溶液处理TiO2光阳极、在1102表面包覆一层材料薄层、使用共吸附剂、利用电解质中引入的添加剂(参见:Chem. Rev. 2010，110，6595-6663)，具体地(1) Gratzel采用TiCl4水溶液处理TiO2光阳极，可以在纯度不高的TiO2核外面包覆一层高纯度的TiO2，增加电子注入效率，在半导体-电解质界面形成阻挡层。和电沉积一样，在纳米TiA薄膜之间形成新的纳米TiA颗粒，增强了纳米TW2颗粒间电化学接触(参见 J.Am· Chem. Soc. 1993，115，6382-6390)。(2)在纳米T^2表面包覆具有较高导带位置的半导体或绝缘层形成核-壳结构的阻挡层也可以减少电荷的复合。TiA表面包覆aiO、Nb2O5, SrTiO3等金属氧化物后电池效率均有明显提高[Chem. Mater. 2001，13，678-682 ;J. Phys. Chem. B, 2001，105,6347-6352 ； Chem. Mater. 2002，13，4629-4634]。Kay 和 Gratzel等对 TiO2 包覆 A1203、MgO、Y2O3 后，虽然
电池的光电压和填充因子上升，但短路电流密度大幅度降低，最终导致了电池效率的降低 (参见Chem. Mater. 2002，14，2930-2935)。(3)B0ngha等通过在TiO2表面滴加一定浓度的树枝状聚酯溶液共吸附剂，作为半导体-电解质界面的阻挡层。可以有效的提高短路电流密度，但对开路电压影响不大。但所用的聚酯价格较高(3806RMB/250mg, Adrich公司)(参见=Chem. Comm. 2011，47， 1734-1736)。Chang等用吡啶熔盐作为共吸附剂，只使用烟碱酸时开路电压有所增加，但短路电流降低很多，最终导致效率下降了很多，使用吡啶熔盐时，由于含有1-，使得效率略有增加；并且，由于是把吡啶熔盐和N719配成溶液，这样做对制作染料敏化太阳能电池的成本很不利，增加了染料敏化太阳能电池的制作成本(参见Sol. Energy，2010，doi 10.1016/j.solener. 2010. 10. 009)。(4)专利号为200710119311. X的中国发明专利公开了一种染料敏化太阳能电池中染料敏化光阳极的后修饰方法，将制备好的纳米多孔TiO2光阳极吸附染料后，再修饰上金属化合物层。减小了 TiA导带中注入的电子与电解质中氧化还原对的反向复合，提高了太阳能电池的光电转换效率。但是我们可以从公开的的说明书里了解到参比电池放置一天后效率从2. 60%下降到0. 36% ；实例一的效率从3. 22%下降到3. 20%，放置两天后降到1. 98%。虽然修饰后效果比未修饰的要好，但电池的稳定性还是不理想的。另外，在电解质中引入一定浓度的添加剂是减少TiA电极电子复合的一个重要方法(参见 J.Am· Chem. Soc. 1993,115,6382-6390 ； Chem. Rev. 2010，110，6595_6663)，其性能的好坏对电池的开路电压，短路电流及暗电流产生非常重要的影响。目前，最常用和最有效果的添加剂是叔丁基吡啶(TBP)、N-甲基苯并咪唑(NMB)、N- 丁基苯并咪唑(NMB)(参见 J. Am. Chem. Soc.，1993，115，6382-6390 J.Photochem.Photobiol.，A 2004，162 ；Nature Mater, 2008, 7,626)；其它杂环类的添加剂也有报道(参见J. Photochem. Photobiol.，A 2003，160，171 ；Sol.Energy Mater. Sol. Cells 2003，80，167 ;J. Photochem. Photobiol.， A 2004,165,157 ；Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2004,81,87 ；Sol. Energy Mater. Sol. Cells2005,85,333 ；Sol.Energy Mater. Sol. Cells 2004，82，457.)。最近出现了一种新型的离子液体结构的苯并咪唑也能增强电池的性能尤其是稳定性，但同时增加了电解质的黏度(参见Chem.C0mmun. 2011，47，11516-11518)。胍类离子液体也用来增强电池性能，但通常与其它添加剂混合使用(参见Chem. Mater. 2004，16， 2694-2696 ;J. Am. Chem. Soc.，2004，126，7164-7165 ；Nature Mater, 2008，7，626-630)。添加剂的作用在于通过含氮的杂环与T^2结合来负移其能级，进而增强电池的开路电压，同时对阳极进行钝化，阻挡T^2电子与电解质中V的复合，提高电池效率。上述的几种方法组装的电池的电解质中都含有一定浓度的添加剂(0. 45-1. OM)， 会降低电解质的电导率，导致短路电流的降低(参见=Electrochim. Acta2006, 51， 5286-5294 ；Langmuir 2008,24,4411-4419 ；Electrochim. Acta 2010，55，7159-7165)。另夕卜，一些高粘度的和固态的电解质，如NBB、NMBI和离子液体结构的苯并咪唑，都会增加电解质的粘度(参见Energy Mater. Sol. Cells 2007,91,1062-1065 ；Chem. Commun. 2011, 47，11516-11518)，进而降低氧化还原对的扩散速率(参见=Electrochim. Acta 2008，53， 5503-5508)，导致电池性能的降低。同时，添加剂的成本也较高(TBP :400RMB/10mL，大连七色光科技公司；TBP :885RMB/25mL, NMB :646RMB/5g，NBB :212RMB/5g，武汉格奥科教仪器有限公司)。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种液晶功能化的吡啶化合物，并以此作为染料敏化太阳能电池的光阳极界面修饰材料，在不需要添加剂的情况下，提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率，节约了制作染料敏化太阳能电池的成本，提高了染料敏化太阳能电池的性能。为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是一种液晶功能化的吡啶化合物，
其化学结构式为Ν。^^^^0~^Η2)πΓ^Ν .式中m = 3-90上述液晶功能化的吡啶材料的制备方法包括以下步骤(1)以
权利要求
1.一种液晶功能化的吡啶化合物，其特征在于，其化学结构式为
2.权利要求1所述液晶功能化的吡啶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)以
3.权利要求2所述液晶功能化的吡啶材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，
4.权利要求2所述液晶功能化的吡啶材料的制备方法，其特征在于，步骤O)中，
5.权利要求1所述液晶功能化的吡啶化合物作为染料敏化太阳能电池的光阳极界面修饰材料的应用。
全文摘要
本发明公开了一种液晶功能化的吡啶化合物，其化学结构式为式中m＝3-9；采用该液晶功能化的吡啶化合物作为染料敏化太阳能电池的光阳极界面修饰材料，避免了向电解质中添加剂，提高了染料敏化太阳能电池的光电转换效率，节约了制作染料敏化太阳能电池的成本，提高了染料敏化太阳能电池的性能。
文档编号C07D213/30GK102516163SQ20111039589
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者严锋, 徐丹, 赵杰, 邱丽华 申请人:江苏德威新材料股份有限公司