[發(fā)明專利]聚(三苯胺-吩噻嗪)染料及其應用有效

申請?zhí)枺?/td>	201410119075.1	申請日：	2014-03-27
公開（公告）號：	CN103937292A	公開（公告）日：	2014-07-23
發(fā)明（設計）人：	潘春躍;吳瑩瑩;喻桂朋;王剛	申請（專利權）人：	中南大學
主分類號：	C09B69/10	分類號：	C09B69/10;H01G9/20
代理公司：	長沙市融智專利事務所 43114	代理人：	魏娟
地址：	410083 湖南***	國省代碼：	湖南;43
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摘要：
搜索關鍵詞：	苯胺吩噻嗪染料及其應用
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【說明書】：

技術領域

本發(fā)明具體涉及聚(三苯胺-吩噻嗪)染料及其應用，屬于功能染料的合成及應用領域。

背景技術

隨著石油資源日趨減少和能源需求的增加，人們對低成本和可再生的太陽能電池的研究愈來愈重視。在太陽電池領域，硅太陽電池因其轉換率高和技術成熟占據(jù)了比較大的市場份額，但硅太陽電池的原材料價格昂貴、生產成本高，同時其光電轉換效率難以進一步提升，這些缺陷嚴重限制了硅太陽電池的發(fā)展。特別是自1991年由瑞士等人提出的染料敏化二氧化鈦納米薄膜新型有機太陽能電池(Nature,1991,353,737)以來，該類電池以其相對廉價的原材料和簡單的制備工藝、高的光電轉換效率，引起了人們極大研究興趣。

經過二十余年的發(fā)展，目前的染料敏化太陽電池已經接近了硅電池的光電轉換效率。更為重要的是，染料敏化太陽電池的制造成本僅為硅電池的1/10，具有良好的應用前景，有可能在未來取代硅電池而占據(jù)太陽電池的市場。目前，以有機染料Y123和鋅卟啉染料YD2-o-C8共敏化制備的染料敏化太陽電池，取得了12.3%的光電轉換效率(Science,2011,334,629)。其中，有機染料的使用擺脫了以往高效染料敏化太陽電池對貴金屬多吡啶釕染料的依賴，極大程度上降低了電池的成本。與多吡啶釕配合物染料相比，有機染料的選擇更加多樣，其原材料來源豐富，結構簡單剪裁靈活，制備成本低廉，光電轉換效率高，具有極高的開發(fā)前景。

在純有機小分子染料研究中，通常通過拓寬光譜吸收，引入特殊基團抑制電子復合以及改變分子在半導體表面的聚集態(tài)等來提高光電轉換效率。目前最常見的體系是D-π-A，光誘導分子內電子從D單元出發(fā)經過π單元到達A單元的轉移使得光電流產生，分子的電子傳輸方向性更強，使轉換效率有了很大提高。但是由于小分子染料在二氧化鈦膜中可能脫附，以及氧化還原循環(huán)過程失穩(wěn)，其長期穩(wěn)定性還亟待進一步提高。因此促使研究者們將眼光轉向共軛聚合物充當DSSCs中的染料敏化劑。

相比于小分子染料而言，聚合物染料具有許多潛在的優(yōu)點：一方面可以從小分子染料和聚合物太陽能材料中借鑒大量的經典結構單元，其分子結構設計選擇的余地比小分子更大。另一方面，利用高分子更好的耐熱性、耐溶劑性和成膜性，可提高染料在TiO₂膜上的吸附穩(wěn)定性。另外利用高分子膜的阻隔效應，有可能更好地抑制注入TiO₂的電子與電解液中還原離子I₃^-的復合。

然而，聚合物染料開發(fā)中最大的問題在于其光電轉換效率低，無法與小分子有機染料相匹敵。在現(xiàn)有的為數(shù)不多的聚合物染料在DSSCs中應用的報道中，其最高光電轉換效率為4.4%（RSC?Adv.,2013,3,16612-16618）。因此，對于聚合物染料，仍然有很大的研究空間。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術中的聚合物染料存在光電轉換效率低的缺陷，本發(fā)明的目的是在于提供一種具有三苯胺和吩噻嗪復合給體單元結構，可用來制備大電流密度、高光電轉化率染料敏化太陽能電池的聚合物染料。

本發(fā)明的另一個目的是在于提供聚(三苯胺-吩噻嗪)染料在制備大電流密度、高光電轉化率染料敏化太陽能電池方面的應用。

本發(fā)明提供了一種聚(三苯胺-吩噻嗪)染料，該聚(三苯胺-吩噻嗪)染料具有式I所示結構單元：

分子量為2000～50000；

其中，

R₁為氫原子、C₄～C₁₀烷烴基中一種；

π為具有共軛雙鍵體系的基團；

A為羅丹寧-3-乙酸基團、氰基乙酸基團或己二酸基團。

所述的聚(三苯胺-吩噻嗪)染料R₁優(yōu)選為氫原子或C₆～C₈的烷烴基中一種。

所述的具有共軛雙鍵體系的基團優(yōu)選為共軛烯烴基團、共軛芳烴基團、具有共軛體系的雜環(huán)基團中的一種或幾種的組合；進一步優(yōu)選為中一種或幾種的組合；

更進一步優(yōu)選為為中的一種或幾種的組合。