[发明专利]新型Ru-型敏化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于染料敏化太阳能电池的新型Ru-型染料及其制备方法。

背景技术

自从瑞士洛桑联合理工学院(Swiss Federal Institute of TechnologyLausanne(EPFL))的Michael Gratzel等人于1991年发明染料敏化纳米粒子钛氧化物太阳能电池以来，许多涉及其的研究一直在进行。因为与现有硅太阳能电池相比，染料敏化太阳能电池具有非常低的制造成本，其可代替现有的非晶体硅太阳能电池。并且染料敏化太阳能电池主要包括能够吸收可见射线以产生电子-空穴对的染料分子以及用于转移所生成的电子的过渡金属氧化物。

用于现有技术的染料敏化太阳能电池的代表性染料包括如下的化合物。

N3染料   黑染料    N719染料

^*TBA：四丁基铵阳离子

然而，仍然要求提高与氧化物半导体粒子的结合力、光电转换效率、Jsc(短路光电流密度)以及摩尔吸收系数以进一步提高太阳能电池的效率和耐久性。因此存在开发新型染料的需求。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明的目的在于提供以下染料及其制备方法，该染料显示出相比于现有技术染料显著提高的光电转换效率，增强与氧化物半导体粒子的结合力，并且具有优良的Jsc(短路光电流密度)和摩尔吸收系数，因此极大地提高了太阳能电池的效率。

本发明的另一个目的在于提供一种染料敏化光电转换元件及效率极大地提高了的太阳能电池，该染料敏化光电转换元件包含上述染料，因此显示出显著提高了的光电转换效率，具有增强的与氧化物半导体粒子的结合力，并且具有优良的Jsc(短路光电流密度)和摩尔吸收系数。

为了实现上述目的，本发明提供由下述化学式1表示的Ru-型染料：

[化学式1]

其中，a1环任选由一种或多种选自卤素原子、酰胺、氰基、羟基、硝基、酰基、C_1-30烷基及C_1-30烷氧基的取代基取代；并且

X和Y独立地为甲基或由下述化学式2-1至2-14中的一个所表示的基团，并且X和Y中的至少一个由下述化学式2-1至2-14中的一个表示：

[化学式2-1]

[化学式2-2]

[化学式2-3]

[化学式2-4]

[化学式2-5]

[化学式2-6]

[化学式2-7]

[化学式2-8]

[化学式2-9]

[化学式2-10]

[化学式2-11]

[化学式2-12]

[化学式2-13]

[化学式2-14]

其中，(*)表示键，b1环任选由一种或多种选自卤素原子、酰胺、氰基、羟基、硝基、酰基、C_1-30烷基及C_1-30烷氧基的取代基取代；A独立地为S或O；并且R、R₁、R₂和R₃独立地为氢、C_1-15烷基、C_1-15烷氧基、C_6-20芳基或C_6-20杂芳基；并且n为1～10的整数。

本发明还提供一种制备由上述化学式1表示的染料的方法，其包含使下述化学式3的化合物顺序地与下述化学式4、化学式5和化学式6的化合物反应的步骤：

[化学式3]

[化学式4]

[RuCl₂(p-甲基异丙基苯)]₂

[化学式5]

[化学式6]

NH₄NCS

其中，X、Y和a1是如上述所定义的。

本发明还提供一种染料敏化光电转换元件，其包含氧化物半导体粒子，其中由上述化学式1表示的化合物负载于氧化物半导体粒子上。

本发明还提供一种包含所述染料敏化光电转换元件的染料敏化太阳能电池。