[发明专利]萘嵌苯单酰胺衍生物及其在太阳能电池和光检测器中作为光敏剂的用途

说明书

本发明涉及式Ia、Ib和Ic的化合物： 

其中： 

R为相同或不同的芳氧基、芳硫基、杂芳氧基、杂芳硫基、芳基、二芳基氨基或二烷基氨基， 

n当m为0时：为0、1、2或3， 

当m为1时：为0、1、2、3、4或5， 

m为0或1， 

A为-COOM、-SO₃M或-PO₃M， 

M为氢、碱金属阳离子或[NR′]⁴⁺， 

R′为氢或烷基，其中R’基团可以为相同或不同的， 

B为C₁-C₆亚烷基或1,4-亚苯基，其中亚苯基可以被烷基、硝基、氰基和/或卤素单-或多取代， 

L为化学单键或下式的桥： 

-(Het)Ar-或-(Het)Ar-(Het)Ar- 

其可以被苯基、烷基、烷氧基、烷硫基和/或-NR⁴R⁵单-或多取代，且其中(Het)Ar为芳基或杂芳基，其可稠合于可包含杂原子的饱和或不饱和5-18元环，其中在两个(Het)Ar的情况下，这些可以为相同或不同的， 

q为0或1， 

R¹、R²各自独立地为式IIa、IIb或IIc的基团： 

R³为苯基、烷基、烷氧基、烷硫基或-NR⁶R⁷， 

X为C(R⁸R⁹)₂、NR¹⁰、氧或硫， 

R⁴-R¹⁰各自独立地为氢，其碳链可被一个或多个-O-、-S-、-CO-、-SO-和/或-SO₂-结构部分间隔的烷基，或者各自可被烷基、烷氧基和/或烷硫基单-或多取代的芳基或杂芳基， 

p为0、1、2、3、4或5， 

Y为NR¹¹或硫， 

R¹¹为氢，其碳链可被一个或多个-O-、-S-、-CO-、-SO-和/或-SO₂-结构部分间隔的烷基，或者芳基，杂芳基，芳烷基或杂烷基。 

本发明进一步涉及式Ia、Ib和Ic化合物或式Ia、Ib和Ic化合物的混合物和/或式Ia、Ib和Ic化合物的异构体或异构体混合物在太阳能电池和光检测器中作为光敏剂的用途，以及包含式Ia、Ib和Ic化合物或式Ia、Ib和Ic化合物的混合物和/或式Ia、Ib和Ic化合物的异构体或异构体混合物作为光敏剂的太阳能电池和光检测器。 

太阳能电池中太阳能向电能的直接转化基于半导体材料的内光效应，即通过光子的吸收和p-n结或肖特基触点上负电荷与正电荷载流子的分离而产生电子-空穴对。因此产生的光电压可在外电路中产生光电流，太阳能通过它提供其功率。 

半导体仅可吸收能量大于其带隙的那些光子。半导体带隙的尺寸因此 决定可转化成电能的日光部分。 

已知金属氧化物薄层或膜构成便宜的固体半导体材料(n-半导体)，但由于大的带隙，它们的吸收通常不在电磁谱的可见区内。对于在太阳能电池中的使用途，金属氧化物因此必须与光敏剂组合，所述光敏剂吸收日光，即300-2000nm的波长范围，并在电子激发状态下，将电子注入半导体的导带中。借助电池中另外使用并在对电极处还原的氧化还原体系，电子再循环至因此再生的敏化剂中。 

对在太阳能电池中的使用而言特别重要的是半导体氧化锌、二氧化锡以及尤其是二氧化钛，其以纳米结晶多孔层的形式使用。这些层具有涂有敏化剂的大表面积，使得实现高日光吸收。 

基于二氧化钛作为半导体材料的燃料敏化太阳能电池描述于例如US-A-4 927 721，Nature 353，第737-740页(1991)和US-A-5 350 644，以及Nature 395，第583-585页(1998)和EP-A-1 176 646。这些太阳能电池包含借助酸基团结合在二氧化钛层上的过渡金属配合物，尤其是钌配合物的单分子膜作为敏化剂以及以溶解形式存在的碘/碘化物氧化还原体系或基于螺双芴的无定形有机p-导体。 

还再三地提出，并非最不重要的一点是由于成本，无金属有机染料作为敏化剂。