[发明专利]衍生自4,4’-二酸-2,2’-双吡啶的三牙配位子、金属错合物及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种吡啶类化合物、含有该吡啶类化合物的金属错合物及染料敏化太阳能电池，特别是涉及一种衍生自4，4’-二酸-2，2’-双吡啶的三牙配位子、一种含有该三牙配位子的金属错合物及一种含有该金属错合物的染料敏化太阳能电池。

背景技术

随着人类对能源的需求越来越多，加上太阳能因具有取之不尽、用之不竭的优势而逐渐被重视，进而推动太阳能电池的应用发展。其中又以染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell，简称DSSC)为最具有潜力的太阳能电池技术。DSSC是利用染料吸收太阳能中的可见光及近红外光并用以激发电子，同时使该激发电子有效地注入半导体电极的传导带上，进而产生光电流，故染料性质的优劣会直接影响DSSC的光电转换效率。目前广泛应用在太阳能电池的染料是以钌错合物为主要的研究对象。

现有钌错合物所含的配位子大致可分为二牙、三牙或四牙，其中含有三牙配位子的八面体钌错合物由于分子结构具镜面对称，且不易形成异构物，反应后的分离工作得以简化，且可有较高的合成产率。除此以外，三牙配位子可有较佳的分子轨域共轭，可让吸收光谱延伸至长波可见光范围，故使用其做为染料的太阳能电池可有较佳的光电转换效率。US2009/0107552A1揭示一种错合物，具有如下的通式(Ia)：

MX₃L    (Ia)

其中，M表示过渡金属离子；X为单牙基且表示硫氰酸根(thiocyanate)、异硫氰酸根(isothiocyanate)或吡啶(pyridine)，其中，该吡啶选择性地被卤素、C₁～C₂₀的烷氧基、C₁～C₂₀的烷基、C₂～C₂₀的烯基、C₂～C₂₀的炔基、C₃～C₂₀的环烷基、C₃～C₂₀的环烯基、C₁～C₂₀的杂环烷基(heterocycloalkyl)、C₁～C₂₀的杂环烯基(heterocycloalkenyl)、芳香基或杂芳香基(heteroaryl)取代；L表示具有如下式(Ib)的三牙基：

其中，r¹～r¹¹中至少一者为烯基芳香基(alkenylaryl)、炔基芳香基(alknylaryl)、杂芳香基(heteroaryl)、烯基杂芳香基(alkenylheteroaryl)或炔基杂芳香基(alknylheteroaryl)，其余独立地表示氢、-COOH、-PO₃H、卤素、C₁～C₂₀的烷氧基、C₁～C₂₀的烷基、C₂～C₂₀的烯基、C₂～C₂₀的炔基、C₃～C₂₀的环烷基、C₃～C₂₀的环烯基、C₁～C₂₀的杂环烷基(heterocycloalkyl)、C₁～C₂₀的杂环烯基(heterocycloalkenyl)、芳香基、杂芳香基(heteroaryl)、烯基芳香基(alkenylaryl)、炔基芳香基(alknylaryl)、烯基杂芳香基(alkenylheteroaryl)或炔基杂芳香基(alknylheteroaryl)。针对式(Ib)，在此公开案的说明书中仅提及r³、r⁶及r⁹非为氢的例子。此公开案的实施例提及以下错合物1c：

该错合物1c的吸光系数(ε)在612nm处为13,600M^-1cm^-1且包含该错合物的太阳能电池整体的光电转换效率为3.9％。