[发明专利]含酞菁基金属有机化合物及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种含酞菁基金属有机化合物及其用途。

背景技术

在所有光伏薄膜材料中，高质量的CIS(如CuInSe₂，CuInS₂和CuGaSe₂)及CIGS[如Cu(In，Ga)_x(S，Se)₂]合金薄膜能高效地将太阳能转化为电能。因此吸引了材料学家和化学家极大的关注。

Hirpo等报道了第一个结构得到确证的可溶性化合物(Ph₃P)₂CuIn(QR)₄(其中Q为S或Se；R为乙基或异丙基)(Hirpo W.，Dhingra S.，Sutorik A.C.et al.，J.Am.Chem.Soc.1993，115，1597)；Cezkeliu等以InCl₃，CuI和[(CH₃)₃Si]₂S为起始原料，经过三步法制备亚磷酸三苯酯[(PhO)₃P]配位的CuInS₂(CIS)配合物(Czekelius C.，Hilgendorff M.，Spanhel L.Et al.，Adv.Mater.1999，11，643)；及Arici等将含有(PhO)₃P配体的CuInS₂纳米颗粒掺杂到高分子基质中制备了基于CuInS₂的杂化物太阳能电池(Arici E.，Sariciftci N.S.，Meissner D.et al.，Funct.Mater.2003，13，165)。

然而，现有用于制备太阳能电池的化合物存在着使用困难(难于用常规旋涂法或丝网印刷技术制备成薄膜器件)、响应光谱范围难于调节和控制以及线性光学吸收系数有待进一步提高等缺陷。鉴于此，本领域迫切需要研制一种新的化合物(能用于制备太阳能电池)，克服现有技术中存在的缺陷。

发明内容

本发明的发明人经长期研究发现：酞菁拥有相对较长的激子扩散长度(大约在100纳米～1微米)，较大的载流子迁移率(0.1～1cm²/Vs)。固态时较宽的吸收带能够覆盖了太阳光谱的50％，若与作为电子受体的具有平面结构的化合物结合，则其吸收光谱可以覆盖太阳发射光谱的80％以上。据此，本发明的发明人设计并制备式(1)所示的含酞菁基金属有机化合物。

式(1)中，R为六元芳环基，R₂为式(2)所示的酞菁基(其中曲线表示配位键连接位)，R₃为式(3)所示的酞菁基(其中曲线表示配位键连接位)，

其中：R₁为C₄～C₁₀烃基，M₁和M₂分别独立选自镓(Ga)或铟(In)中一种。

在本发明一个优选技术方案中，R₁为C₄～C₁₀烷基，最佳的R₁为叔丁基。

在本发明另一个优选技术方案中，R为苯基；

制备本发明所说含酞菁基金属有机化合物的方法，其主要步骤是：以邻苯二腈衍生物(式A所示化合物)为原料，首先在有催化剂存在条件下，将所说的邻苯二腈衍生物与M₁X₃(或M₂X₃)反应得相应的中间体[式(2-a)或式(3-a)所示化合物]；然后在有惰性气体存在条件下，将所得中间体与CuI、[(CH₃)₃Si]₂S和(R)₃P反应得目标化合物[式(1)所示化合物]。其合成路线如下所示：

其中：式A所示化合物的制备参见(Hanack M.，Metz J.et al.，Chem.Ber.1982，115，2836)；X为卤素(F、Cl、Br或I)；M₁、M₂和R₁的含义与前文所述相同。