[发明专利]以喹啉羧酸为受体的有机染料和用其制备的染料敏化太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及以喹啉羧酸为受体的有机染料和用其制备的染料敏化太阳能电池。 

背景技术

如何解决好能源问题显得越来越紧迫。太阳能作为一种可再生的清洁能源是人类长期生存的理想能源。1991年，瑞士联邦高工的Grtzel小组报道了高效染料敏化纳米晶太阳能电池的突破性工作(Nature1991，353，737)，这种电池为人类提供低价，高效，长寿绿色可再生能源带来希望。敏化材料是提高电池效率的一个关键材料，目前，性能最好的染料敏化剂是含有贵金属的金属有机敏化剂，如多吡啶钌配合物(J.Am.Chem.Soc.2008，130，10720-10728)，然而由于其较高的价格和贵金属资源的有限性限制了它的实际应用。与多吡啶钌配合物相比，不含贵金属的纯有机染料具有成本低、消光系数高和结构可调控性强等特点，近年来逐渐取代了含多吡啶钌配合物成为该领域研究的热点(J.Am.Chem.Soc.2006，128，16701-16707)。 

发明内容

本发明提供的以喹啉羧酸为受体的有机染料，其化学结构通式1为：

R₀，R₁为芳香烃及其衍生物所构成的基团； 

所述的以喹啉羧酸为受体的有机染料，优选R₀、R₁为以下的化学结构通式2—14的一个或多个； 

化学结构通式为2： 

化学结构通式3 

化学结构通式4 

化学结构通式5 

n≥1； 

化学结构通式6 

化学结构通式7 

化学结构通式8 

化学结构通式9 

化学结构通式10 

化学结构通式11]

化学结构通式12 

化学结构通式13 

化学结构通式14 

式中，A为O或S；B为O或S；A，B不同为O或S； 

R₃至R₂₈为氢原子、羟基、烷烃基、环烷基、烷氧基、芳氧基、芳烷基、烷硫基、卤烷基或卤素。 

所述的以喹啉羧酸为受体的有机染料，更优选为如下化学结构式I—VI的任意一个：

化学结构式I 

化学结构式II 

化学结构式III 

化学结构式IV

化学结构式V 

化学结构式VI 

下面介绍用本明提供的有机染料制备的染料敏化太阳能电池，如图3所示，其由2个透明基底层1中间顺次连接的导电层2、光吸收层3、还原层6和对电极7构成；图4所示，所述的光吸收层3由半导体纳米粒子层4和染料层5构成；所述的半导体纳米粒子层4与导电层2连接，染料层5与还原层6连接； 

所述的透明基底层1是玻璃基底或塑料；所述的塑料是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酰亚胺、 三乙酰基纤维素和聚醚砜其中的任意一种； 

所述的导电层2由氧化铟锡、氧化氟锡、ZnO-Ga₂O₃、ZnO-Al₂O₃、锡基氧化物、氧化锑锡和氧化锌中的任意一种构成； 

所述的半导体纳米粒子层4的半导体纳米粒子为Si、TiO₂、SnO₂、ZnO、WO₃、Nb₂O₅和TiSrO₃中的任意一种，0nm<半导体纳米粒子的平均粒径≤50nm； 

所述的染料层5为化学结构通式1的有机染料构成； 

所述的电解质层6是碘/碘盐电解质、离子液体、有机空穴传输材料和无机空穴传输材料中的任意一种或多种构成；