[發明專利]吡咯二硫酮修飾的三苯胺類有機染料敏化劑及其應用

有效

• 申請號: 201710083669.5
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN106810898B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 安忠維;盧鑫;王奇;陳新兵;陳沛
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: C09B57/00
• 分類號: C09B57/00;H01G9/20
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

本發明公開了一種吡咯二硫酮修飾的有機染料敏化劑及其應用，該染料敏化劑的結構式為式中R代表C_3～12烷基，Ar代表中的任意一個或兩個以上的組合，n為1或2。本發明的染料敏化劑用于制備p?型染料敏化太陽能電池，電池的光電轉換效率在0.1％以上。

技術領域

本發明屬于有機染料技術領域，具體涉及一種吡咯二硫酮修飾的三苯胺類有機染料敏化劑及其應用。

背景技術

隨著生活條件的日益改善，傳統化石能源的消耗與日俱增，給全世界帶來了重要的難題：能源緊缺和環境污染，因此科技工作者們紛紛把目光投向了新能源的開發和利用。太陽能具有潔凈可再生、開發便利等優勢，使其成為新能源開發利用最活躍的領域。

染料敏化太陽能電池的出現為利用太陽能提供了低成本有前景的技術可能。到現在為止，大多數的研究都是圍繞著n-型染料敏化太陽能電池，傳統的n-型染料敏化太陽能電池是單極敏化的，而兩電極敏化的染料敏化太陽能電池(pn-型)可以突破n-型染料敏化太陽能電池的效率極限，但組裝高效的pn-型染料敏化太陽能電池的關鍵是制作性能良好的p-型染料敏化太陽能電池。在p-型染料敏化太陽能電池中，染料敏化劑承擔著捕獲光子產生空洞并將空洞注入到p-型半導體中的重要作用，因此其性能的優劣直接決定電池的光電轉換效率。

早期應用于p-型染料敏化太陽能電池的染料主要有C343(Nanotechnology.2008,19:1-10)、NK-2684(J.Phys.Chem.C,2008,112,16134-16139)等。

2008年，Sun等人開發了以P1為典型的一系列染料，其接受電子的基團為丙二腈(J.Am.Chem.Soc.,2008,130:8570-8571)。

Bach等人報道了PMI-T-TPA系列的染料，其吸電子基團為PMI(Nat.Mater.,2010,9:31-35)。

將吡咯二硫酮結構應用在p-型染料敏化太陽能電池的染料中未見報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種新型的吡咯二硫酮修飾的三苯胺類有機染料敏化劑，以及該有機染料敏化劑在制備p-型染料敏化太陽能電池中的應用。

解決上述技術問題所采用的技術方案是該吡咯二硫酮修飾的三苯胺類有機染料敏化劑的結構式如下所示：

式中R代表C_3～12烷基；Ar代表中的任意一個或兩個以上的組合，n為1或2。

上述化合物中，優選Ar代表中的任意一個，其中n為1或2；或者Ar代表中任意兩個的組合，其中n為1。

上述化合物中，進一步優選R代表C_3～6直鏈烷基。

上述吡咯二硫酮修飾的三苯胺類有機染料敏化劑進一步優選式Ⅰ和式Ⅱ化合物中的任意一種：

上述吡咯二硫酮修飾的三苯胺類有機染料敏化劑的合成路線為：

具體合成步驟如下：

1、制備化合物c

在氮氣保護下，將化合物a、化合物b、四(三苯基膦)鈀、K₂CO₃按摩爾比為1:2:0.05:2加入到四氫呋喃中，60℃反應5小時后，將反應液倒入二氯甲烷中，水洗至中性，有機相經無水硫酸鎂干燥、過濾、減壓濃縮、柱層析純化，制備成化合物c。

2、制備化合物d