[发明专利]染料敏化太阳能电池

摘要

本发明涉及一种电极层，该电极层包括经某些次甲基染料敏化的由氧化物半导体细颗粒制成的多孔薄膜。此外，本发明涉及一种包括所述电极层的光电转化装置，包括所述光电转化装置的染料敏化太阳能电池和新的次甲基染料。

主权项

1.一种电极层，其包括经式(I)染料敏化的由氧化物半导体细颗粒制成的多孔薄膜：其中m为0或1；n为0、1、2、3、4或5；R₁、R₂、R₃及R₄独立地是H、-S(=O)₂OR₇、-S(＝O)₂R₇、-S(=O)R₇、-S(=O)OR₇、氟化C₁-C₈烷基、式(II)的基团：或者未取代或取代的C₁-C₂₀烷基、C₂-C₂₀烯基、C₂-C₂₀炔基、C₆-C₂₀芳基、C₄-C₂₀杂芳基、C₇-C₂₀芳烷基、C₈-C₂₀芳烯基、C₈-C₂₀芳炔基、C₄-C₂₀环烷基、C₅-C₂₀环烯基或C₆-C₂₀环炔基，其中该烷基及环烷基未被间隔或被O、S、C(=O)、NR₁₄或其组合间隔；或R₁及R₂或R₃及R₄一起形成未取代或取代的脂肪族5-、6-或7-员环；或者如果m为0，则R₁和R₁₅、R₁和R₁₆、R₂和R₁₅或R₂和R₁₆可一起形成未取代或取代的脂肪族5-、6-或7-员环；或者如果m为0，则R₂和R₁₅可一起形成未取代或取代的杂芳族5-、6-或7-员环；或者邻位于基团的A的取代基R₃₀-R₃₃，如果n是0，则与R₂，或如果n是1，则与R₄可一起形成未取代或取代的脂肪族5-、6-或7-员环；或者R₁是D；前提是如果R₁-R₄中至少一个是氟化C₁-C₈烷基、-S(=O)₂OR₇、-S(=O)₂R₇、-S(＝O)R₇、-S(=O)OR₇或式(II)的基团，则A为式(VI)或(VII)的基团R₅是NR₈、N-OR₈、N-NR₈R₉、O或S；R₆是CO-SR₇、CO-NR₇-NR₁₀R₁₁、CO-NR₇-OR₁₀、CO-O-CO-R₇、CO-NR₇-CO-R₁₀、CO-NR₇-CO-OR₁₀、CO-NR₇-CO-NR₁₀R₁₁、NR₇R₁₀、OR₇、SR₇、NR₇-NR₁₀R₁₁、NR₇-OR₁₀、O-CO-R₇，O-CO-OR₇、O-CO-NR₇R₁₀、NR₇-CO-R₁₀、NR₇-CO-OR₁₀、NR₇-CO-NR₁₀R₁₁、CO-R₇、CO-OR₇、CO-NR₇R₁₀、NR₁₂-C(=NR₁₃)R₇或未取代或取代的C₁-C₂₀烷基、C₆-C₂₀芳基、C₂-C₂₀烯基、C₂-C₂₀炔基、C₆-C₂₀芳基、C₄-C₂₀杂芳基、C₇-C₂₀芳烷基、C₈-C₂₀芳烯基、C₈-C₂₀芳炔基、C₄-C₂₀环烷基、C₅-C₂₀环烯基或C₆-C₂₀环炔基，其中该烷基及环烷基未被间隔或被O、S、C(=O)、NR₁₄或其组合间隔；R₈及R₉独立地是H或未取代或取代的C₁-C₂₀烷基、C₂-C₂₀烯基、C₂-C₂₀炔基、C₆-C₂₀芳基、C₄-C₂₀杂芳基、C₇-C₂₀芳烷基、C₈-C₂₀芳烯基、C₈-C₂₀芳炔基、C₄-C₂₀环烷基、C₅-C₂₀环烯基或C₆-C₂₀环炔基，其中该烷基及环烷基未被间隔或被O、S、C(=O)、NR₁₄或其组合间隔；R₇、R₁₀及R₁₁独立地是H或未取代或取代的C₁-C₂₀烷基、C₂-C₂₀烯基、C₂-C₂₀炔基、C₆-C₂₀芳基、C₃-C₂₀杂芳基、C₇-C₂₀芳烷基、C₈-C₂₀芳烯基、C₈-C₂₀芳炔基、C₄-C₂₀环烷基、C₅-C₂₀环烯基或C₆-C₂₀环炔基，其中烷基及环烷基未被间隔或被O、S、C(=O)、NR₁₄或其组合间隔；或者R₇或R₁₀与R₁-R₄的基团形成未取代或取代的脂肪族5-、6-或7-员环，该R₁-R₄的基团连接到与包含所述R₇或R₁₀的R₁-R₄的基团相同的双键；或如果R₇或R₁₀是R₂的一部分且n是0或是R₄的一部分且n是1，则其可与邻位于基团的A的取代基R₃₀-R₃₃一起形成未取代或取代的脂肪族5-、6-或7-员环；R₁₂及R₁₃一起形成未取代或取代的5-、6-或7-员环；R₁₄独立地是H或未取代或取代的C₁-C₂₀烷基、C₂-C₂₀烯基、C₂-C₂₀炔基、C₆-C₂₀芳基、C₄-C₂₀杂芳基、C₇-C₂₀芳烷基、C₈-C₂₀芳烯基、C₈-C₂₀芳炔基、C₅-C₂₀环烷基、C₅-C₂₀环烯基或C₆-C₂₀环炔基；D独立地是式(III)或(IV)的基团：R₁₇及R₁₈独立地是未取代或取代的C₁-C₂₀烷基、C₂-C₂₀烯基、C₂-C₂₀炔基、C₆-C₂₀芳基、C₄-C₃₆杂芳基、C₇-C₂₀芳烷基、C₈-C₂₀芳烯基、C₈-C₂₀芳炔基、C₄-C₂₀环烷基、C₅-C₂₀环烯基或C₆-C₂₀环炔基，其中该烷基及环烷基未被间隔或被O、S、C(=O)、NR₁₄或其组合间隔；或R₁₇及R₁₈、R₁₇及R₂₂、R₁₇及R₂₀和/或R₁₈及R₁₉一起形成未取代或取代的5-、6-或7-员环；R₁₅、R₁₆、R₁₉、R₂₀、R₂₁、R₂₂、R₂₃和R₂₄独立地为H、NR₂₅R₂₆、OR₂₅、SR₂₅、NR₂₅-NR₂₆R₂₇、NR₂₅-OR₂₆、O-CO-R₂₅、O-CO-OR₂₅、O-CO-NR₂₅R₂₆、NR₂₅-CO-R₂₆、NR₂₅-CO-OR₂₆、NR₂₅-CO-NR₂₆R₂₇、CO-R₂₅、CO-OR₂₅、CO-NR₂₅R₂₆、S-CO-R₂₅、CO-SR₂₅、CO-NR₂₅-NR₂₆R₂₇、CO-NR₂₅-OR₂₆、CO-O-CO-R₂₅、CO-O-CO-OR₂₅、CO-O-CO-NR₂₅R₂₆、CO-NR₂₅-CO-R₂₆、CO-NR₂₅-CO-OR₂₆或未取代或取代的C₁-C₂₀烷基、C₆-C₂₀芳基、C₂-C₂₀烯基、C₂-C₂₀炔基、C₆-C₂₀芳基、C₄-C₂₀杂芳基、C₇-C₂₀芳烷基、C₈-C₂₀芳烯基、C₈-C₂₀芳炔基、C₄-C₂₀环烷基、C₅-C₂₀环烯基或C₆-C₂₀环炔基，其中该烷基和环烷基未被间隔或被O、S、C(=O)、NR₁₄或其组合间隔；R₂₅、R₂₆和R₂₇独立地为H或未取代或取代的C₁-C₂₀烷基、C₆-C₂₀芳基、C₂-C₂₀烯基、C₂-C₂₀炔基、C₆-C₂₀芳基、C₄-C₂₀杂芳基、C₇-C₂₀芳烷基、C₈-C₂₀芳烯基、C₈-C₂₀芳炔基、C₄-C₂₀环烷基、C₅-C₂₀环烯基或C₆-C₂₀环炔基，其中该烷基和环烷基未被间隔或被O、S、C(=O)、NR₁₄或其组合间隔；A为式(V)、(VI)或(VII)的基团：Y-为无机或有机阴离子，优选Cl^-、Br^-、l^-、SCN^-、BF₄^-、PF₆^-、ClO₄^-、SbF₆^-、AsF₆^-或选自羧酸根、磺酸根、硫酸根、磷酸根、膦酸根、-CO(C=O)O^-和-NR₁₄-S(=O)₂O^-的有机阴离子；G和G’独立地为-R₂₈-COOH、-R₂₈-COO^-Z⁺、-R₂₈-CO(C=O)OH、-R₂₈-CO(C=O)O^-Z⁺、-R₂₈-S(=O)₂OH、-R₂₈-S(=O)₂O^-Z⁺、-R₂₈-O-S(=O)₂OH、-R₂₈-O-S(=O)₂O^-Z⁺、-R₂₈-P(=O)(OH)₂、-R₂₈-P(=O)(O^-Z⁺)₂、-R₂₈-P(=O)(OH)(O^-Z⁺)、-R₂₈-O-P(=O)(OH)₂、-R₂₈-O-P(=O)(O^-Z⁺)₂、-R₂₈-O-P(=O)(OH)(O^-Z⁺)、-R₂₈-C O-NH-OH、-R₂₈-S(=O)₂NH-OH、-R₂₈-NR₁₄-S(=O)₂OH或-R₂₈-NR₁₄-S(=O)₂O^-Z⁺；Z⁺为N(R₁₄)₄⁺、Li⁺、Na⁺或K⁺或为铵阳离子，其作为基团A的一部分为式(I)化合物的一部分；R₂₈是直接键或未取代或取代的C₁-C₂₀亚烷基、C₂-C₂₀亚烯基、C₂-C₂₀亚炔基、C₆-C₂₀亚芳基、C₄-C₉杂亚芳基、C₇-C₁₁芳亚烷基、C₈-C₁₁芳亚烯基、C₈-C₁₁芳亚炔基、C₆-C₁₁杂芳亚烷基、C₇-C₁₁杂芳亚烯基、C₇-C₁₁杂芳亚炔基、C₅-C₆亚环烷基、C₁-C₂₀亚烷基-C₆-C₂₀亚芳基、C₁-C₂₀亚烷基-C₄-C₉杂亚芳基、C₁-C₂₀亚烷基-C₆-C₂₀亚芳基-C₁-C₂₀亚烷基、C₁-C₂₀亚烷基-C₄-C₉杂亚芳基-C₁-C₂₀亚烷基、-O-C₁-C₂₀亚烷基、-O-C₂-C₂₀亚烯基、-O-C₂-C₂₀亚炔基、-O-C₆-C₂₀亚芳基、-O-C₄-C₉杂亚芳基、-O-C₇-C₁₁芳亚烷基、-O-C₈-C₁₁芳亚烯基、-O-C₈-C₁₁芳亚炔基、-O-C₆-C₁₁杂芳亚烷基、-O-C₇-C₁₁杂芳亚烯基、-O-C₇-C₁₁杂芳亚炔基、-O-C₅-C₆亚环烷基、-O-C₁-C₂₀亚烷基-C₆-C₂₀亚芳基、-O-C₁-C₂₀亚烷基-C₄-C₉杂亚芳基、-O-C₁-C₂₀亚烷基-C₆-C₂₀亚芳基-C₁-C₂₀亚烷基或-O-C₁-C₂₀亚烷基-C₄-C₉杂亚芳基-C₁-C₂₀亚烷基；R₃₀、R₃₁、R₃₂和R₃₃独立地为G’、H、卤素、未取代或取代的C₁-C₂₀烷基、C₂-C₂₀烯基、C₂-C₂₀炔基、C₆-C₂₀芳基、C₄-C₂₀杂芳基、C₇-C₂₀芳烷基、C₈-C₂₀芳烯基、C₈-C₂₀芳炔基、C₅-C₂₀环烷基、C₅-C₂₀环烯基或C₆-C₂₀环炔基，其中烷基和环烷基未被间隔或被O、S、C(=O)、NR₁₄或其组合间隔；或或者R₃₀-R₃₃的两个邻位基团一起形成未取代或取代的脂肪族5-、6-或7-员环；前提是R₃₀-RX中至少一个为G’；R₁₀₁、R₁₀₂、R₁₀₃和R₁₀₄独立地是H、卤素、未取代或取代的C₁-C₂₀烷基、C₂-C₂₀烯基、C₂-C₂₀炔基、C₆-C₂₀芳基、C₄-C₂₀杂芳基、C₇-C₂₀芳烷基、C₈-C₂₀芳烯基、C₈-C₂₀芳炔基、C₅-C₂₀环烷基、C₅-C₂₀环烯基或C₆-C₂₀环炔基，其中烷基和环烷基未被间隔或被O、S、C(=O)、NR₁₄或其组合间隔；或者R₁₀₂或R₁₀₄为D；或者R₁₀₁和R₁₀₂和/或R₁₀₃和R₁₀₄一起形成未取代或取代的脂肪族5-、6-或7-员环；或者R₁₀₁和R₁₅或R₁₀₁和R₁₆一起形成未取代或取代的5-、6-或7-员环。