[发明专利]含噻吩乙烯的有机染料和由其制备的染料敏化太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及含噻吩乙烯的有机染料和由其制备的染料敏化太阳 能电池，具体涉及以噻吩乙烯或其衍生物为共轭单元的有机染料和由 其制备的染料敏化太阳能电池。

背景技术

随着化石能源的日益匮乏，如何开发出替代能源越来越受到人们 的关注。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(Nature 1991，353，737)，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.2008， 130，9202-9201)。

发明内容

为了解决已有技术的不足，本发明提供含噻吩乙烯的有机染料 和由其制备的染料敏化太阳能电池，所述的含噻吩乙烯的有机染料是 以噻吩乙烯或其衍生物为共轭单元的有机染料；

所述的含噻吩乙烯的有机染料，其化学结构式1为：

式中，R₀为噻吩乙烯或其衍生物，R₁、R₂为芳香烃、杂环芳烃 或杂环芳烃衍生物所构成的基团，R₃为H⁺、NH₄⁺、碱金属阳离子、 碱土金属阳离子、其它金属阳离子或有机烷基铵离子；

所述的R₀优选化学结构式2-4的一个或多个；R₁、R₂优选化学 结构式5-6的一个或多个；

化学结构通式2：

化学结构通式3：

化学结构通式4：

化学结构通式5：

化学结构通式6：

式中，R₄至R₂₇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；A为O、S、Se或N-R₂₈；R₂₈为氢 原子、烷烃基、环烷基或芳烷基；

所述的所述的含噻吩乙烯的有机染料优选化学结构式I和II的 任意一个；

化学结构式I：

化学结构式II：

下面介绍由本发明提供的化学结构式1的含噻吩乙烯的有机染 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；

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由本发明提供的化学结构式1的含噻吩乙烯的有 机染料构成；