[發明專利]一種三羰基多吡啶錸(Ⅰ)配合物及其制法和用途

無效

• 申請號: 200810019218.6
• 申請日: 2008-01-16
• 公開（公告）號: CN101215300A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 陳亞;李育佳;劉瑋;左景林;游效曾
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C07F15/00
• 分類號: C07F15/00;C07D409/14
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 黃嘉棟

技術領域

本發明涉及錸的配合物，也涉及染料敏化太陽能電池。

背景技術

利用太陽能光伏發電是當今能源利用的焦點。其中，染料敏化太陽能電池(Dye?Sensitized?Solar?Cell，簡稱DSSC)具有理論光電轉化效率較高、成本低廉、穩定性好、制作簡單、對環境友好以及應用前景廣闊等優勢，受到了世界各國的廣泛關注。

染料敏化太陽能電池主要是指以染料敏化多孔納米結構TiO₂薄膜為光陽極的一類半導體光電化學電池，另外也有用ZnO、SnO₂等作為TiO₂薄膜替代材料的光電化學電池。它結合了染料光敏劑和無機半導體的優點，是仿照植物葉綠素光合作用原理的一種太陽能電池。其研究歷史可以追溯到上世紀六十年代，德國Tributsch發現染料吸附在半導體上在一定條件下能產生電流，為光電化學奠定了重要基礎[參見：戴松元，王孔嘉，鎢欽崇等，太陽能學報，1997，18(2)，228～232]。但事實上，由于最初使用的為平板電極，比表面積很小，染料敏化平板太陽能電池的轉換效率一直很低(＜1％)。直到1991年，瑞士的Grtzel研究小組研制出用羧酸聯吡啶釕(II)染料敏化的TiO₂納米晶多孔膜作為光電陽極的太陽能光電池，擴大了半導體膜的比表面積，提高了染料的吸附量，其太陽能總轉換效率一舉超過7％[參見：O’Regan，B.Grtzel，M.Nature?1991，353，737]，染料敏化太陽能電池的研究才取得了突破性進展。此后，染料分子的設計改進和納米半導體技術的不斷提高，使得染料敏化納米晶太陽能電池成為有效利用太陽能中極具潛力的一類太陽能電池。

在染料敏化太陽能電池的組成部分中，作為敏化劑的染料分子是其中電子生成和注入的關鍵因素。目前研究較多的光敏染料主要包括吡啶釕有機金屬配合物[參見：(a)Nazeeruddin，M.K.Klein，C.Liska，P.Grtzel，M.Coord.Chem.Rev.2005，249，1460；(b)Wang，P.Klein，C.Humphry-Baker，R.Zakeeruddin，S.M.Grtzel，M.J.Am.Chem.Soc.2005，127，808；(c)Chen，C.-Y.Lu，H.-C.Wu，C.-G.Chen，J.-G..Ho，K.-C.Adv.Funct.Mater.2007，17，29]、酞菁和菁類系列染料[參見：James，C.Hideo，T.Journal?ofApplied?Phycology，2000，12，207]、卟啉類染料[參見：(a)Antohe，S.Tugulea，L.Phys.Stat.Sol?(A)，1996，1153，581；(b)Takahashi?K.KurayaN.et?al.Solar?Enegy?Materials?and?Solar?Cell，2000，61，403]及天然染料[參見：Grtzel，M.Journal?of?Sol-Gel?Science?and?Technology，2001，22，7]等。經實驗證明，吡啶釕有機金屬配合物敏化TiO₂電極的效果最佳。其中，二(異硫氰酸根)-二(4，4’-二羧酸-2，2’-聯吡啶)合釕(II)(簡稱N3)[參見：Nazeeruddin，M.K.Kay，A.Rodicio，I.Humphry-Baker，R.Müller，E.Liska，P.Vlachopoulos，N.Grtzel，M.J.Am.Chem.Soc.1993，115，6382]是迄今為止最佳的染料光敏化劑，其順式異構體敏化的二氧化鈦納米晶電極在較寬的波長范圍內(480-600nm)能產生80％以上的光電轉化效率(IPCE)，太陽能總轉換效率為10～11％，該轉換效率可以跟硅系太陽能電池相媲美，而成本僅為硅光電池的1/10～1/5。穩定性也較好，其壽命目前已穩定在15年以上。