[發(fā)明專利]D-π-A型結(jié)構(gòu)的有機染料及其制備方法及染料敏化太陽能電池

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• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108034277A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈榮存
• 申請（專利權(quán)）人: 南京楚卿電子科技有限公司
• 主分類號: C09B23/14
• 分類號: C09B23/14;H01G9/20
• 代理公司: 南京蘇創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32273
• 代理人: 曹成俊

本發(fā)明公開一種D?π?A型結(jié)構(gòu)的有機染料及其制備方法及染料敏化太陽能電池，以苯并吡喃基作為π?橋基，氰基丙烯酸基為吸電子基團(tuán)，三苯胺基團(tuán)為供電子基團(tuán)的D?π?A型結(jié)構(gòu)的有機染料具有較強的電子推拉體系，有效的實現(xiàn)染料分子內(nèi)的電子分離，具有較高的摩爾消光系數(shù)和較寬的光譜響應(yīng)范圍，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到6.7％，三苯胺基團(tuán)作為供電基具有螺旋槳式的非平面空間結(jié)構(gòu)，可以降低敏化染料分子在二氧化鈦薄膜表面的聚集，增強了供電基團(tuán)的供電能力，減小了染料的禁帶寬度，提高了空穴傳輸能力，苯并吡喃基作為π?橋基具有較好的共軛結(jié)構(gòu)，增強了染料分子的共軛效應(yīng)，拓寬了吸收光譜的響應(yīng)范圍，具有較好的光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，成本低廉，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種D-π-A型結(jié)構(gòu)的有機染料及其制備方法及染料敏化太陽能電池。

背景技術(shù)

隨著資源短缺和環(huán)境污染問題的日益突出，太陽能作為一種清潔可再生能源越來越受到世人的關(guān)注。當(dāng)前，通過太陽能電池進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換是人類利用太陽能的主要途徑之一。在太陽能電池中，硅太陽能電池因其轉(zhuǎn)換率高和技術(shù)成熟占據(jù)了太陽能電池90％的份額，然而硅系太陽能電池因其工藝復(fù)雜，價格昂貴，材料要求苛刻而難以普及。如何提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率并有效的降低其制造成本，成為諸多太陽能電池工作者不斷追求的目標(biāo)。

自1991年瑞士Grtzel團(tuán)隊在染料敏化太陽能電池(DSSC)研究方面取得突破以來，該類電池由于具有高效、低成本、低能耗、環(huán)境友好等優(yōu)點，顯示出強大的商業(yè)應(yīng)用前景，逐漸成為世界各國研究的熱點。其中，作為DSSC重要組成部分的染料敏化劑起著關(guān)鍵作用，它們捕獲太陽光，并產(chǎn)生激發(fā)電子，然后注入到光陽極中，其光電性能對整個DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率有著重要的影響。目前，性能最好的染料敏化劑是含貴金屬的金屬有機敏化劑，如Ru基多吡啶配合物它們具有光捕獲能力強，光電轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點，然而其價格高和貴金屬資源的有限性限制了它的實際應(yīng)用。同Ru基多吡啶配合物相比，不含貴金屬的純有機染料具有成本低、消光系數(shù)高和結(jié)構(gòu)多樣的優(yōu)勢。因此，近年來，合成用于可替代 Ru基多吡啶配合物的高效有機染料敏化劑成為該領(lǐng)域的研究熱點。

發(fā)明內(nèi)容

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種D-π-A型結(jié)構(gòu)的有機染料及其制備方法及染料敏化太陽能電池，以解決現(xiàn)有含貴金屬的有機光敏劑價格昂貴導(dǎo)致太陽能電池成本高，同時具有較好的光電性能和穩(wěn)定性的問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種D-π-A型結(jié)構(gòu)的有機染料，關(guān)鍵在于其結(jié)構(gòu)式如下：

式中R1為H、烷氧基，R2為H、烷氧基、苯乙烯基。

8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的D-π-A型結(jié)構(gòu)的有機染料，其特征在于所述結(jié)構(gòu)式具體為：

一種D-π-A型結(jié)構(gòu)的有機染料的制備方法，關(guān)鍵在于包括以下步驟：

步驟一、供電基團(tuán)的制備：