專利名稱：用作太陽能電池的染料敏化劑的化合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池用敏化劑材料領(lǐng)域，尤其涉及一種用作太陽能電池的染料敏化劑的化合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界能源危機(jī)問題日益嚴(yán)峻，為了人類的可持續(xù)發(fā)展，必須要尋求高效、清潔、可再生能源，太陽能以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)受到了人們的廣泛重視。硅太陽能電池曾一度受到人們的廣泛關(guān)注和研究，但是由于硅太陽能電池的生產(chǎn)成本高，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用的可能性比較小，因此，西方的一些國(guó)家開始投入大量的人力、物力、財(cái)力來開發(fā)利用太陽能的新技術(shù)以代替硅太陽能電池。目前染料敏化太陽能電池以其低成本、制作工藝簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)，引起了全世界的廣泛關(guān)注。對(duì)染料敏化太陽能電池的研究將具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，它優(yōu)越的性能是其它種類光電化學(xué)太陽電池?zé)o法相比的，而染料性能的優(yōu)劣將直接影響染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率?，F(xiàn)在公認(rèn)使用效果最好的 Cis-Ru (H2-Clebpy)2 (NCS)2制備過程較復(fù)雜，因而價(jià)格也比較昂貴。雖然釕基多吡啶配合物染料是目前研究最多的染料，但是由于金屬釕為稀有金屬，原料來源有限，不可能大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，因此，尋找新型的染料敏化劑是個(gè)需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施方式的目的是提供一種用作太陽能電池的染料敏化劑的化合物及其制備方法，能制備一種由三聯(lián)噻吩和卟啉結(jié)構(gòu)組成的“D-A-D”三單元化合物，其2，2' 5'， 2'‘-三噻吩(三聯(lián)噻吩)可作為偶合反應(yīng)單元和電子給體(D)，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明實(shí)施方式提供一種用作太陽能電池的染料敏化劑的化合物，該化合物具有如下結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種用作太陽能電池的染料敏化劑的化合物，其特征在于，該化合物具有如下結(jié)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用作太陽能電池的染料敏化劑的化合物，其特征在于，該化 合物主要包括2，2' 5'，2'‘-三噻吩和卟啉兩部分；其中2，2' 5'，2'‘-三噻吩 作為偶合反應(yīng)單元和電子給體(D)；卟啉作為光吸收劑和電子受體(A)。
3.—種上述權(quán)利要求1 2任一項(xiàng)所述的用作太陽能電池的染料敏化劑的化合物的制 備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟第一歩按下述式一合成化合物2，2’:5’，2’_四噻吩-5-甲醛，式一中，ニ氯甲烷N， N ニ甲基甲酰胺三氯氧磷的體積比為25 6 7，式一如下
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用作太陽能電池的染料敏化劑的化合物的制備方法，其特征在于，所述方法中的第一步具體包括按二氯甲烷N，N 二甲基甲酰胺三氯氧磷的體積比為25 6 7取二氯甲烷、N， N 二甲基甲酰胺和三氯氧磷，向容器一中加入二氯甲烷并進(jìn)行磁力攪拌，將容器一放入冰水混合物中，待二氯甲烷的溫度降為-20 10°C時(shí)，再加入N，N 二甲基甲酰胺形成混合液，當(dāng)該混合液的溫度為-20 10°C時(shí)，滴加三氯氧磷，并保持溫度為-20 10°C，待滴加完全后，將容器一放入30 50°C的溫水中并繼續(xù)磁力攪拌，直到容器一中的溶液變成澄清的淡黃色溶液；按摩爾量之比20 25 1取二氯甲烷和三聯(lián)噻吩，二氯甲烷和三聯(lián)噻吩加入容器二中并磁力攪拌，將容器二放入冰水混合物中，磁力攪拌使三聯(lián)噻吩完全溶解于二氯甲烷形成混合液；待容器二內(nèi)混合液溫度降為-20 10°C時(shí)，將上述反應(yīng)后得到的淡黃色溶液滴加到容器二中，滴加過程中保持容器二溫度為-20 10°C，并保持磁力攪拌的狀態(tài)，待滴加完成后，將容器二移入20 40°C的溫水浴中，靜置反應(yīng)8 15小時(shí)，得到的溶液即為化合物2，2’ :5，，2，-四噻吩-5-甲醛。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用作太陽能電池的染料敏化劑的化合物的制備方法，其特征在于，所述方法中的第二步具體包括后處理將第一步反應(yīng)完成后得到化合物2，2’ 5’，2’ -四噻吩-5-甲醛的溶劑蒸干， 得到黃色固體物，將摩爾濃度為0. 5 3mol/L的NaOH溶液滴加到蒸干的黃色固體物中并磁力攪拌，調(diào)節(jié)其PH值為6 9，然后放在沸水中磁力攪拌下煮0. 5 3小時(shí)，之后再進(jìn)行抽濾，水洗濾餅2 4次后，放在真空箱中，真空箱的真空度為-0. IMPa，在40 80°C溫度下烘干3 8小時(shí)，得到黃色固體；提純用二氯甲烷和正己烷對(duì)上述后處理得到的所述黃色固體進(jìn)行重結(jié)晶，二氯甲烷正己烷的體積比為1 1 1.5，重結(jié)晶過程為磁力攪拌下將黃色固體用二氯甲烷溶解得到混合液一，將混合液一加熱到回流狀態(tài)下加入正己烷，繼續(xù)加熱回流20 40分鐘， 自然冷卻到室溫后將混合液放入到冰水混合物中3 4小時(shí)得到黃色固體結(jié)晶物，過濾得到黃色固體后，將濾液重新蒸干，重復(fù)上述步驟，經(jīng)過2 4次重結(jié)晶，將得到的黃色結(jié)晶物放在60°C的烘箱中烘干4 6小時(shí)，即得到提純的化合物2，2’ 5’，2’ -四噻吩-5-甲醛。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的用作太陽能電池的染料敏化劑的化合物的制備方法，其特征在于，所述方法第二步的后處理步驟中，在將NaOH溶液滴加到蒸干的固體物中，調(diào)節(jié)其PH值為8 9。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的用作太陽能電池的染料敏化劑的化合物的制備方法，其特征在于，所述方法第二步的提純步驟中，對(duì)所述黃色固體重結(jié)晶用的二氯甲烷與正己烷的體積比為二氯甲烷正己烷=2 3。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用作太陽能電池的染料敏化劑的化合物的制備方法，其特征在于，所述方法的第三步具體包括將第二步得到的提純的化合物2，2’ :5’，2’-四噻吩-5-甲醛加入到丙酸中，提純的2， 2’ 5’，2’-四噻吩-5-甲醛與丙酸的摩爾量之比為1 90 95，加熱攪拌至回流時(shí)，滴加含有新蒸吡咯的丙酸溶液，該丙酸溶液中吡咯和丙酸的摩爾量之比為1 觀 35，滴加完成后，繼續(xù)加熱回流30 60分鐘，停止加熱，靜置冷卻至室溫，加入甲醇，甲醇的加入量不低于所加入丙酸摩爾總量的2倍，靜止8 12小時(shí)，抽濾，用另外的甲醇洗2 4次，水洗 2 4次，放在真空箱中，真空度為-0. IMPa,40 65°C烘干4 8小時(shí)，得到粗品，對(duì)粗品用柱層析方法分離提純后的產(chǎn)物，即為用作太陽能電池的染料敏化劑的化合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用作太陽能電池的染料敏化劑的化合物及其制備方法，屬敏化劑材料領(lǐng)域。該化合物為meso-5，10，15，20-四(2，2′5′，2′′-三噻吩)卟啉(TTTP)。其制備方法操作簡(jiǎn)單，提純方便。該化合物主要用作染料敏化太陽能電池的敏化劑，是由三聯(lián)噻吩和卟啉結(jié)構(gòu)組成的“D-A-D”三單元化合物，因?yàn)槿?lián)噻吩通過電子氧化反應(yīng)易發(fā)生偶合反應(yīng)，所以三聯(lián)噻吩作為偶合反應(yīng)單元和電子給體(D)，因?yàn)檫策怯?個(gè)吡咯環(huán)通過亞甲基相連形成的具有18電子體系的共軛大環(huán)化合物，所以卟啉作為光吸收劑和電子受體(A)，該化合物具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，染料敏化太陽能電池后能有效提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01G9/004GK102432615SQ201110249300
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者孫效雷, 戴玉華, 李林楷, 楊明山 申請(qǐng)人:北京石油化工學(xué)院, 廣東信泰科技有限公司