[发明专利]三芳胺类化合物及其制备方法、在制备太阳能电池上的应用

说明书

本发明提供一种三芳胺类化合物及其制备方法、制备太阳能电池上的应用，用于解决现有技术中染料敏化太阳能电池的光电转换效率低的问题。本发明以三芳胺为给体，含噻唑的共轭芳环作为桥键，氰乙酸作为受体，合成得到了六个三芳胺类染料敏化剂；该类化合物作为染料敏化剂组装成的染料敏化太阳能电池具有较好的光电转换效率，为染料敏化剂的筛选增添了新的可应用物质。

技术领域

本发明涉及太阳能电池材料技术领域，具体地，涉及三芳胺类化合物及其制备方法、制备太阳能电池上的应用。

背景技术

为了减缓气候变化，解决世界能源危机，去寻找一个合适的能源来替代化石燃料是一个全球性的需求。太阳能是一种取之不尽用之不竭的无污染能源，其通常转化为电能来被使用，因此太阳能电池的开发已经得到相当的重视。在过去的十年中，染料敏化太阳能电池(DSSC)由于易制作，效率高，成本低，而被认为是传统的昂贵和低效率的基于硅的太阳能电池的较好替代品。

染料敏化剂是影响DSSC光电转换效率的主要因素。国内外染料敏化剂的研究主要分两类，一类为有机金属配合物，典型结构为功能性多吡啶钌化合物，第二类为非金属有机染料。其中非金属的有机染料具有较高的消光系数、简单的制备和纯化过程以及低成本等优点，较含金属有机染料受到更多关注。根据给体的不同，已有香豆素型、吲哚啉型、咔唑型、三芳胺型等非金属染料敏化剂得以设计和开发。

但目前开发得到的非金属有机染料也面临着容易在半导体表面聚集，电子重组率较高和较低的捕光能力等挑战。通常非金属有机染料具有D-π-A结构，其中D是给体，π是桥键，A是受体。这种推拉结构可以有效促进电荷的分子内电荷转移(ICT)。目前非金属有机染料的设计开发，大多集中在延伸分子的π共轭桥，以期使最大吸收波长发生红移，增强摩尔吸光系数，扩大光谱吸收范围，从而增强染料的捕光能力，提高光电转化效率。

发明内容

解决上述问题所采用的技术方案是三芳胺类化合物及其制备方法、制备太阳能电池上的应用。

本发明提供的三芳胺类化合物，分别具有下述结构式：

优选的，所述式HJ-4、式HJ-5、式HJ-6和式HJ-7中给体均为三苯胺，式HJ-8中给体为带有醛基的三苯胺，式HJ-9中给体为带有氰基丙烯酸的三苯胺；

式HJ-4、式HJ-5和式HJ-6中桥键分别为苯基联噻唑联噻吩联苯基、苯基联噻唑联噻吩联噻吩基和苯基联噻唑联噻吩联呋喃基；式HJ-7、式HJ-8和式HJ-9中桥键为苯基联噻唑联噻吩；

HJ-4、式HJ-5、式HJ-6、式HJ-7和式HJ-8的受体均为氰基丙烯酸，式HJ-9的受体含两个氰基丙烯酸。

本发明的目的还在于提供一种三芳胺类化合物的制备方法，包括以下步骤：

将式IVa-IVe所示的化合物分别与式V所示的化合物用作为有机溶剂的氯仿进行溶解；

在作为碱性物质的哌啶的作用下，在氮气保护下，加热回流搅拌反应；

反应完成后，旋干溶剂，残余物用洗脱剂进行硅胶柱层析，分别获得式HJ-4-HJ-9所示的三芳胺类化合物；

优选的，所述的加热回流搅拌反应的反应时间为5-8h。

优选的，所述洗脱剂为氯仿或二氯甲烷，和甲醇或乙醇，及醋酸的混合溶剂。

优选的，所述洗脱剂为二氯甲烷、甲醇和醋酸的混合溶剂；其体积比为400:4:1。

优选的，式IVa-IVe化合物与式V化合物和碱性物质的物质的量之比为：1:2.1:5-10。

优选的，有机溶剂体积用量分别以式IVa-IVe化合物的物质的量计为38mL/mmol。