專利名稱：一類不對稱卟啉太陽能電池染料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一類以卟啉為核心的D- -A型不對稱盤狀染料及其制備方法。所制備的染料具有良好地光電轉(zhuǎn)換性能，屬于光電材料和新材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
染料敏化太陽電池主要是模仿光合作用原理，研制出來的一種新型太陽電池，其主要優(yōu)勢是原材料豐富、成本低、工藝技術(shù)相對簡單，在大面積工業(yè)化生產(chǎn)中具有較大的優(yōu)勢，同時所有原材料和生產(chǎn)工藝都是無毒、無污染的，部分材料可以得到充分的回收，對保護人類環(huán)境具有重要的意義。近些年，純有機染料的研究得到了迅速發(fā)展，電池轉(zhuǎn)換效率也得到了提高。開發(fā)成本低、能級匹配、性能穩(wěn)定、光譜吸收與太陽光匹配的染料敏化劑是當(dāng)前的發(fā)展趨勢；但光電轉(zhuǎn)換效率、大面積化、電池的長期穩(wěn)定性是染料敏化太陽能電池面臨的主要技術(shù)問題。卟啉是具有18電子體系的共軛大環(huán)化合物，其分子配位性能突出，周期表上幾乎所有的金屬原子都能和中心的氮原子配位形成金屬卟啉配合物。在卟啉分子周圍，有兩類取代位置，可以通過化學(xué)方法引入不同的取代基。卟啉化合物具有良好的光、熱和化學(xué)穩(wěn)定性，在可見光區(qū)有很強的特征電子吸收光譜。近年來，利用卟啉及其配合物獨特的電子結(jié)構(gòu)和光電性能，設(shè)計合成光電功能材料和器件已成為國際上十分活躍的研究領(lǐng)域。光合作用中，卟啉衍生物葉綠素是光能轉(zhuǎn)換的反應(yīng)中心。能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)化成化學(xué)能，關(guān)鍵是葉綠素分子受光激發(fā)產(chǎn)生的電荷分離態(tài)壽命可長達(dá)ls，這是電荷有效輸出的重要前提。實驗表明，太陽能電池中，不論電子注入TiO2的效率還是速度，葉啉的表現(xiàn)都不遜于多吡啶釕類化合物。導(dǎo)帶電子和卟啉激發(fā)態(tài)的復(fù)合速率約幾個微秒，這段時間足夠電解質(zhì)中的電子回傳到卟 啉基態(tài)上，完成染料的還原。這些結(jié)果表明，葉啉有望成為良好的太陽能電池光敏染料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一類金屬卟啉類D- π -A型不對稱盤狀染料材料及其制備方法。通過偶聯(lián)反應(yīng)在卟啉類盤狀分子中引入含有不同烷基或烷氧基的給體，以及含有苯甲酸的受體，形成D- 31 -A結(jié)構(gòu)的卟啉類染料化合物，產(chǎn)物具有較高的溶解性，易于加工。同時，該芘類染料具有一定的光電轉(zhuǎn)換效率，可應(yīng)用于染料敏化太陽能電池。本發(fā)明的技術(shù)方案是一類不對稱卟啉太陽能電池染料，該化合物通過偶聯(lián)反應(yīng)在卟啉類盤狀分子中引入含有不同烷基或烷氧基的給體，以及含有苯甲酸的受體，形成D-π-A結(jié)構(gòu)的卟啉類染料化合物，其通式(I)所示。
權(quán)利要求
1. 一類不對稱卟啉太陽能電池染料，其特征在于，該化合物通過偶聯(lián)反應(yīng)在卟啉類盤 狀分子中引入含有不同烷基或烷氧基的給體，以及含有苯甲酸的受體，形成D- -A結(jié)構(gòu)的 卟啉類染料化合物，其通式(1)所示。
全文摘要
本發(fā)明涉及一類用于染料敏化太陽能電池的以卟啉為核心的不對稱D-π-A型染料以及中間材料，及其合成制備方法及應(yīng)用。該染料分子結(jié)構(gòu)通過在卟啉盤核外圍不對稱取代不同碳鏈長度烷烴和烷氧基的給體、帶三鍵的受體，以及合適的核心金屬離子，增強其吸電子與給電子能力，進而提升染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的優(yōu)勢在于材料易于制備且分離提純簡單，適宜大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)；所制備的染料通過測試表征，體現(xiàn)出良好的光電轉(zhuǎn)換性能；同時，可通過對側(cè)鏈長度的以及中心配位金屬離子的控制，使該類酞菁染料敏化能級又有一定可控性，在能源開發(fā)利用方面具有很大的應(yīng)用前景，可用于染料敏化太陽能電池。
文檔編號C09B47/08GK103044952SQ20131000100
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者楊洲, 梁蓬霞, 王冬, 彌永勝, 金赟 申請人:北京科技大學(xué)