[发明专利]芳炔有机染料及其在染料敏化太阳能电池中的应用

说明书

本发明公开了一种芳炔有机染料及其在染料敏化太阳能电池中的应用。该有机染料的制备方法包括以下步骤：将化合物a和1,4二碘取代的芳香化合物溶解，添加催化剂反应并经萃取等处理后得b，再依次将b和三甲基硅基乙炔反应合成c；将c和碳酸钾反应合成d；将d和9,10‑二卤代蒽反应合成e；将e和三甲基硅基反应合成f；将f和碳酸钾反应合成g；将g和1,4二碘取代的芳香化合物反应合成h；将h和三甲基硅基乙炔反应合成i；将i和碳酸钾反应合成j；将j和3‑碘苯甲酸反应合成得芳炔类有机染料。该芳炔类有机染料可应用于制备结构简单、性能优良、光电转化效率高的染料敏化太阳能电池。

技术领域

本发明属于太阳能电池材料及其合成技术领域，尤其涉及一种芳炔类有机染料、中间体及其制备方法和在制备染料敏化太阳能电池上的应用。

背景技术

目前，随着能源需求的不断扩大和化石能源的不断消耗，替代能源的开发越来越受到人们的关注。各种新能源开发的方案中，太阳能以其环保、可再生、能量蕴藏大等多方面的优势显示出巨大的优越性。自从1991年小组报道了高效染料敏化纳米晶太阳能电池所取得的突破性工作，染料敏化太阳能电池受到广泛的关注。基于钌配合物的染料敏化太阳能电池的光电转换效率可达11％，但由于其价格高昂、污染较大等方面的缺点限制了它的实际应用。与之相比，无金属的有机染料具有成本低、更为环保和更易调控的特点，成为近年该领域的热点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种芳炔类有机染料，其结构骨架为芳炔基化合物。与此同时，本发明还提供用于制备该芳炔类有机染料的中间体。另外还相应提供前述芳炔类有机染料及其各中间体的制备方法。本发明的另一目的是提供该芳炔类有机染料在制备染料敏化太阳能电池上的应用，并基于该应用提供了结构简单、性能优良、光电转化效率高的染料敏化太阳能电池以及该染料敏化太阳能电池的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种芳炔类有机染料，所述芳炔类有机染料的结构式如下所示：

其中，DMO代表(±)3,7-dimethyloctyl((±)-3,7-二甲基辛基)。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种用于制备上述芳炔类有机染料的中间体Ⅰ，其结构式如下所示：

其中，R₁为卤素。

作为一个总的技术构思，本发明还提供上述中间体Ⅰ的制备方法，包括以下步骤：

(1)在惰性气体保护下，将化合物a和1,4二碘取代的芳香化合物按1∶(2～3)的摩尔比混合后溶于甲苯-二异丙胺溶液中，同时按与化合物al量的1％～10％的摩尔百分数添加催化剂，25℃～80℃下充分反应完全，经萃取、洗涤、干燥、过滤，除去溶剂，柱层析得到化合物b，其中，所述化合物a的化学式为

(2)在惰性气体保护下，将所得的化合物b和三甲基硅基乙炔(TMSA)按1∶(1～2)的摩尔比混合后溶于甲苯-二异丙胺溶液中，同时按与化合物b量的1％～10％的摩尔百分数添加催化剂，25℃～80℃下充分反应完全，经萃取、洗涤、干燥、过滤，除去溶剂，柱层析得到化合物c；

(3)将所得的化合物c和碳酸钾按1∶(5～10)的摩尔比溶于四氢呋喃-甲醇溶液中，室温下充分反应完全，经萃取、洗涤、干燥、过滤，除去溶剂，柱层析得到化合物d；

(4)在惰性气体保护下，将所得的化合物d和9,10-二卤代蒽按1∶(1.3～0.7)的摩尔比混合后溶于甲苯-二异丙胺溶液中，同时按与化合物d量的1％～10％的摩尔百分数添加催化剂，25℃～80℃条件下充分反应完全，经萃取、洗涤、干燥、过滤，除去溶剂，柱层析得到化合物e即中间体Ⅰ。