CN104403351A

CN104403351A - 基于对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏染料

Info

Publication number: CN104403351A
Application number: CN201410722386.7A
Authority: CN
Inventors: 蒋克健; 黄金华; 宋延林
Original assignee: Institute of Chemistry CAS
Current assignee: Institute of Chemistry CAS
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2015-03-11

Abstract

本发明涉及可用于太阳能电池的基于对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏染料及其合成方法。本发明提供的可用于太阳能电池的基于对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏染料具有下述式(I)所示的结构，是以对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥基，取代的三芳胺或吲哚三芳胺供电子基团直接通过单键同吡咯并吡咯二酮单元连接。该有机光敏染料在可见光及近红外光区域具有宽的光响应，以其作为单一敏化剂制备的染料敏化的太阳能电池，经测试，其光电转换效率高达9.26％；因此，作为敏化剂，该类有机光敏染料在染料敏化太阳能电池方面具有良好的开发和应用前景。

Description

基于对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏染料

技术领域

本发明涉及可用于太阳能电池的基于对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏染料及其合成方法。

背景技术

能源是制约人类社会可持续发展的紧迫问题。太阳能是一种取之不尽的环境友好的清洁能源，把太阳能直接转化为电能可能是解决人类能源需求的重要途径之一。1991年，瑞士联邦高工的小组报道了高效染料敏化纳米晶太阳能电池的突破性工作(Nature,1991,353,737.)，这种电池为人类提供低价、高效、长寿绿色可再生能源带来希望。新一代染料敏化太阳电池(Dye-SensitizedSolar Cells,简称DSCs)由于制备工艺简单，对材料的纯度要求低，具有价格低廉、环境友好的潜在优势，被认为是一个解决太阳能光伏发电技术性价比问题的诱人方案。敏化材料是提高电池效率的一个关键材料，目前，性能较好的染料敏化剂是含有贵金属钌的有机敏化剂(如多吡啶钌配合物(J.Am.Chem.Soc.,2008,130,10720.))及卟啉类染料(Science,2011,334,629；Angew.Chem.Int.Ed.,2014,53,1.)，然而由于金属钌稀有及卟啉类染料稳定性差，严重制约了它们在实际中的应用。与它们相比，纯有机染料具有成本低、消光系数高和结构可调控性强等特点，近年来逐渐取代了含贵金属配合物染料成为染料敏化太阳电池研究的热点(J.Am.Chem.Soc.,2008,130,9202；Angew.Chem.Int.Ed.,2010,49,6646；J.Am.Chem.Soc.,2011,133,11442.)。目前，对纯有机染料的研究主要集中在设计及合成在可见光及近红外光区域具有宽吸收的染料分子，以提高太阳能电池对太阳光的利用率。

发明内容

本发明的目的之一在于提供可用于太阳能电池的基于对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏染料。

本发明的目的之二在于提供基于对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏染料的合成方法。

本发明的可用于太阳能电池的基于对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏染料分子中，吡咯并吡咯二酮单元的两边均连接为苯环，给体部分的取代三芳胺或吲哚三芳胺直接通过单键同吡咯并吡咯二酮单元连接。其具有如式(Ⅰ)所示的结构：

其中，式(Ⅰ)中的R、R¹、R²可以相同也可以不同；独立地选自叔丁基、正己基、异辛基、4-甲氧基苯基、4-己氧基苯基、4-(2，4-二己氧基苯基)苯基、9,9-二甲基-2-芴基中的任意一个基团。

式(Ⅰ)中的桥可以选自式(II)所示结构中的任意一种：

式(II)中的R³选自正丁基、己基、异辛基、甲氧基、异辛氧基、苄基中的任意一种。

本发明的可用于太阳能电池的基于对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏染料优选以下所示的结构之一：

结构式1:

结构式2:

结构式3:

结构式4:

结构式5:

结构式6:

结构式7:

结构式8:

结构式9:

结构式10:

结构式11:

结构式12:

结构式13:

本发明的基于对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏染料，可参照如下给出的合成路线及合成方法得到。

合成方法：

(1)室温及氮气保护下，将化合物aR-Br及NaH以摩尔比为1:1:1.5～1:5:3在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中进行搅拌反应5～18小时，减压除去DMF溶剂，然后用二氯甲烷溶解后用饱和食盐水进行洗涤，再用水进行洗涤，洗涤后用无水硫酸镁进行干燥，过滤，浓缩，以石油醚/乙酸乙酯为淋洗剂(石油醚：乙酸乙酯的体积比为1:1)，过硅胶柱得到化合物b；其中R为正己基或异辛基；

(2)氮气氛围下，将步骤(1)得到的化合物b、Na₂CO₃、四(三苯基膦)钯(Pd(PPh₃)₄)以摩尔比为1:1:3:0.01～1:5:5:0.1溶于四氢呋喃(THF)和水的混合液中(体积比可为30:1)，在反应温度为80～110℃下反应进行反应8～24小时；反应完成后冷却至室温，过滤、浓缩、以石油醚/乙酸乙酯为淋洗剂(石油醚：乙酸乙酯的体积比为1:1)，过硅胶柱得到化合物c；

(3)氮气氛围下，将步骤(2)得到的化合物c、或叔丁醇钠(NaOBu^t)、醋酸钯(Pd(OAc)₂)及三特丁基磷P(t-Bu)₃以摩尔比为1:1:1.5:0.01:0.04～1:3:5:0.1:0.4在甲苯溶液中回流反应8～24小时，反应完成后冷却至室温，过滤、浓缩、以石油醚/乙酸乙酯为淋洗剂(石油醚：乙酸乙酯的体积比为1:1)，过硅胶柱得到化合物d；

(4)将步骤(3)得到的化合物d、4-氰甲基苯甲酸及哌啶以摩尔比为1:1:0.1～1:5:1在THF中回流过夜，反应完成后冷却至室温，过滤、浓缩、以甲醇/二氯甲烷为淋洗剂(甲醇：二氯甲烷的体积比为1:1)，过硅胶柱得到有机光敏染料化合物e。

所得到的化合物e的结构为：

化合物e结构中的R为正己基或异辛基；R¹为叔丁基、己氧基或2,4-二己氧基苯基；该方法可得到上述结构式1～8的化合物。

上述结构式9的化合物的合成依照以上路线合成，只是将步骤(3)的原料换成即可得到如下结构式为9的化合物：

合成方法：

(1)在容器中，将对溴苯乙酮、叔丁醇钾以摩尔比为1:1.5～1:5溶于碳酸二甲酯中，在回流状态下进行反应(一般反应的时间为5～10小时)；反应结束后，减压除去碳酸二甲酯，再往在容器中加入相对于对溴苯乙酮的摩尔量的1～2当量的溴代乙酸乙酯、相对于对溴苯乙酮的摩尔量的5～10当量的碳酸钾，以及加入乙二醇二甲醚与丙酮的混合溶剂(优选乙二醇二甲醚与丙酮的体积比为1:10)得到混合液，混合液在回流状态下反应过夜；反应结束后冷却至室温，过滤、浓缩，再往容器中加入加入乙酸(只提供酸性环境，无特殊要求)及相对于对溴苯乙酮的摩尔量的2～5当量的醋酸铵，回流过夜，反应结束后冷却至室温，过滤、水洗、干燥，得到化合物a″；

(2)氮气氛围下，将步骤(1)得到的化合物a″、及钠以摩尔比为1:1:1～1:8:10在叔戊醇中回流过夜，反应结束后过滤，洗涤(可用水或乙醇进行洗涤)，得到化合物c″；所述的R¹可以选自甲氧基、己氧基或异辛氧基；

(3)将步骤(2)得到的化合物c″、R-Br及NaH以摩尔比为1:1:1～1:5：8在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中进行搅拌反应18～72小时，减压除去DMF溶剂，然后用二氯甲烷溶解后用饱和食盐水进行洗涤，再用水进行洗涤，洗涤后用无水硫酸镁进行干燥，过滤，以石油醚/乙酸乙酯为淋洗剂(石油醚：乙酸乙酯的体积比为1:1)，过硅胶柱得到化合物d″；其中R为正己基或异辛基；

(4)氮气氛围下，将步骤(3)得到的化合物d″、Na₂CO₃和四(三苯基膦)钯(Pd(PPh₃)₄)以摩尔比为1:1:3:0.01～1:5:5:0.1在四氢呋喃(THF)和水的混合液(体积比可为30:1)中，于温度为80～110℃进行反应8～24小时；反应完成后冷却至室温，过滤、浓缩、以石油醚/乙酸乙酯为淋洗剂(石油醚：乙酸乙酯的体积比为1:1)，过硅胶柱得到化合物e″；

(5)将步骤(4)得到的化合物e″、4-氰甲基苯甲酸及哌啶以摩尔比为1:1:0.1～1:5:1在THF中回流过夜，反应完成后冷却至室温，过滤、浓缩、以甲醇/二氯甲烷为淋洗剂(甲醇：二氯甲烷的体积比为1:1)，过硅胶柱得到化合物f″。

所得到的化合物f″的结构为：

化合物f″结构中的R为正己基或异辛基；R¹为甲氧基、己氧基或异辛氧基。该方法可得到上述结构式10～13的化合物。

本发明的有益效果：本发明提供的可用于太阳能电池的基于对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏染料，是以对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥基，取代的三芳胺或吲哚三芳胺供电子基团直接通过单键同吡咯并吡咯二酮单元连接。该有机光敏染料在可见光及近红外光区域具有宽的光响应，以其作为单一敏化剂制备的染料敏化的太阳能电池，经测试，其光电转换效率高达9.26％；因此，作为敏化剂，该类有机光敏染料在染料敏化太阳能电池方面具有良好的开发和应用前景。

具体实施方式

下面通过具体实施例以对本发明作进一步的说明，但本发明并不局限于此。

下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1：化合物结构式为1的有机光敏染料的制备及其敏化的太阳能电池器件和性能测试。

(1)室温及氮气保护下，将0.444g化合物a0.328g的溴代正己烷及0.06g质量浓度为60％的NaH在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中进行搅拌反应6小时，减压除去DMF溶剂，然后用二氯甲烷溶解后用饱和食盐水进行洗涤，再用水进行洗涤，洗涤后用无水硫酸镁进行干燥，过滤，浓缩，以石油醚/乙酸乙酯为淋洗剂(石油醚：乙酸乙酯的体积比为1:1)，过硅胶柱得到0.582g(产率95％)化合物1b；

(2)氮气氛围下，将0.612g步骤(1)得到的化合物1b、0.3g的4-甲酰基苯硼酸、1.06g Na₂CO₃、20mg四(三苯基膦)钯(Pd(PPh₃)₄)溶于15mL四氢呋喃(THF)和0.5mL水的混合液中，在反应温度为90℃下进行反应10小时；反应完成后冷却至室温，过滤、浓缩、以石油醚/乙酸乙酯为淋洗剂(石油醚：乙酸乙酯的体积比为1:1)，过硅胶柱得到0.714g(产率85％)化合物1c；

(3)氮气氛围下，将0.84g步骤(2)得到的化合物1c、0.38g0.15g叔丁醇钠(NaOBu^t)、10mg醋酸钯(Pd(OAc)₂)及0.15mL 1M的三特丁基磷P(t-Bu)₃在15mL甲苯溶液中回流反应24小时，反应完成后冷却至室温，过滤、浓缩、以石油醚/乙酸乙酯为淋洗剂(石油醚：乙酸乙酯的体积比为1:1)，过硅胶柱得到0.602g(产率73％)化合物1d；

(4)将0.825g步骤(3)得到的化合物1d、0.255g 4-氰甲基苯甲酸及0.2mL哌啶，在30mL THF中回流过夜，反应完成后冷却至室温，过滤、浓缩、以甲醇/二氯甲烷为淋洗剂(甲醇：二氯甲烷的体积比为1:1)，过硅胶柱得到0.462g结构式1的有机光敏染料化合物1(产率51％)。

¹H-NMR(DMSO,400MHz)δ(ppm):0.70-0.83(m,6H),1.10-1.16(m,12H),1.28(s,18H),1.46(s,4H),3.71(s,4H),6.49-6.50(m,2H),6.84(d,J＝8Hz,4H),7.10(d,J＝8.4Hz，6H),7.41(d,J＝8.4Hz，4H),7.77-7.80(m,4H),7.88-8.01(m,4H),8.18(s,1H),12.09(s,1H)；MS(MALDI-TOF):m/z found(M+1):967.5。

以上述制备得到的有机光敏染料化合物1制备有机染料敏化太阳电池：

将粒度为20nm的TiO₂胶体涂布在氟掺杂的SnO₂导电玻璃上，形成纳米TiO₂晶膜，在500℃下焙烧一小时，得到厚度为5μm的TiO₂晶膜；在得到的厚度为5μm的TiO₂晶膜层上，再涂一层500nm厚的TiO₂膜层，在500℃下焙烧一小时，得到7μm厚的TiO₂纳米结构双层膜电极。将制备好的TiO₂纳米结构双层膜电极浸泡在含有20mM的上述制备得到的化合物1和20mM 3,7-二羟基-4-胆酸的氯苯中12小时，然后将纳米铂的玻璃电极通过一个35μm厚的热融环同TiO₂纳米结构双层膜电极加热熔融密封，最后将电解质(I₃ ^-/I^-)注入到两个电极的缝隙中，即构成了染料敏化太阳能电池。

所得染料敏化太阳能电池在标准AM1.5模拟太阳光下测定，光强100mw/cm²，短路光电流J_SC为13.67mA/cm²，开路光电压为712mV，填充因子为0.74，光电转换效率为7.2％。

实施例2：化合物结构式为2的有机光敏染料的制备及其敏化的太阳能电池器件的性能测试。

制备结构式为2的有机光敏染料化合物2的方法基本上与实施例1相同，只是将实施例1中的步骤(1)中的原料溴代正己烷换成溴代异辛烷，得到结构式为2的有机光敏染料化合物2。

¹H-NMR(DMSO,400MHz)δ(ppm):0.75-0.88(m,12H),1.16-1.38(m,29H),1.50-1.63(m,6H),1.74(s,1H),3.80(s,2H),3.87(d,J＝6.8Hz,2H),6.43-6.49(m,2H),6.84(d,J＝8Hz,4H),7.11(d,J＝8.4Hz，6H),7.47(d,J＝8.4Hz，4H),7.79-7.83(m,4H),7.86-7.92(m,4H),8.18(s,1H),12.05(s,1H)；MS(MALDI-TOF):m/z found(M+1):1038.6。

制备有机染料敏化太阳电池的方法基本上与实施例1相同，只是将结构式为1的有机光敏染料化合物1换成结构式为2的有机光敏染料化合物2。

所得染料敏化太阳能电池在标准AM1.5模拟太阳光下测定，光强100mw/cm²，短路光电流J_SC为17.71mA/cm²，开路光电压为713mV，填充因子为0.65，光电转换效率为8.21％。

实施例3：化合物结构式为3的有机光敏染料的制备及其敏化的太阳能电池器件的性能测试。

制备结构式为3的有机光敏染料化合物3的方法基本上与实施例1相同，只是将实施例1中的步骤(3)中的原料换成得到结构式为3的有机光敏染料化合物3。

¹H-NMR(DMSO,400MHz)δ(ppm):0.75-0.85(m,12H),1.12-1.16(m,20H),1.47(s,4H),1.51(s,4H),3.74(s,4H),3.96(m,4H),6.49-6.53(m,2H),6.84(d,J＝8Hz,4H),7.10(d,J＝8.4Hz，6H),7.41(d,J＝8.4Hz，4H),7.76-7.80(m,4H),7.88-8.01(m,4H),8.18(s,1H),12.10(s,1H)；MS(MALDI-TOF):m/z found(M+1):1070.6。

制备有机染料敏化太阳电池的方法基本上与实施例1相同，只是将结构式为1的有机光敏染料化合物1换成结构式为3的有机光敏染料化合物3。

所得染料敏化太阳能电池在标准AM1.5模拟太阳光下测定，光强100mw/cm²，短路光电流J_SC为16.65mA/cm²,开路光电压为708mV，填充因子为0.73，光电转换效率为8.61％。

实施例4：化合物结构式为4的有机光敏染料的制备及其敏化的太阳能电池器件的性能测试。

制备结构式为4的有机光敏染料化合物4的方法基本上与实施例1相同，只是将实施例1中的步骤(1)中的原料溴代正己烷换成溴代异辛烷，步骤(3)中的原料换成得到结构式为4的有机光敏染料化合物4。

制备有机染料敏化太阳电池的方法基本上与实施例1相同，只是将结构式为1的有机光敏染料化合物1换成结构式为4的有机光敏染料化合物4。

所得染料敏化太阳能电池在标准AM1.5模拟太阳光下测定，光强100mw/cm²，短路光电流J_SC为16.30mA/cm²,开路光电压为770mV，填充因子为0.71，光电转换效率为8.89％。

实施例5：化合物结构式为5的有机光敏染料的制备及其敏化的太阳能电池器件的性能测试。

制备结构式为5的有机光敏染料化合物5的方法基本上与实施例1相同，只是将实施例1中的步骤(1)中的原料溴代正己烷换成溴代异辛烷，步骤(2)中的原料换成步骤(3)中的原料换成得到结构式为5的有机光敏染料化合物5。

制备有机染料敏化太阳电池的方法基本上与实施例1相同，只是将结构式为1的有机光敏染料化合物1换成结构式为5的有机光敏染料化合物5。

所得染料敏化太阳能电池在标准AM1.5模拟太阳光下测定，光强100mw/cm²，短路光电流J_SC为16.76mA/cm²,开路光电压为680mV，填充因子为0.66，光电转换效率为7.53％。

实施例6：化合物结构式为6的有机光敏染料的制备及其敏化的太阳能电池器件的性能测试。

制备结构式为6的有机光敏染料化合物6的方法基本上与实施例1相同，只是将实施例1中的步骤(1)中的原料溴代正己烷换成溴代异辛烷，步骤(2)中的原料换成步骤(3)中的原料换成得到结构式为6的有机光敏染料化合物6。

制备有机染料敏化太阳电池的方法基本上与实施例1相同，只是将结构式为1的有机光敏染料化合物1换成结构式为6的有机光敏染料化合物6。

所得染料敏化太阳能电池在标准AM1.5模拟太阳光下测定，光强100mw/cm²，短路光电流J_SC为16.34mA/cm²,开路光电压为740mV，填充因子为0.74，光电转换效率为9.1％。

实施例7：化合物结构式为7的有机光敏染料的制备及其敏化的太阳能电池器件的性能测试。

制备结构式为7的有机光敏染料化合物7的方法基本上与实施例1相同，只是将实施例1中的步骤(1)中的原料溴代正己烷换成溴代异辛烷，步骤(2)中的原料换成步骤(3)中的原料换成得到结构式为7的有机光敏染料化合物7。

制备有机染料敏化太阳电池的方法基本上与实施例1相同，只是将结构式为1的有机光敏染料化合物1换成结构式为7的有机光敏染料化合物7。

所得染料敏化太阳能电池在标准AM1.5模拟太阳光下测定，光强100mw/cm²，短路光电流J_SC为14.69mA/cm²,开路光电压为771mV，填充因子为0.69，光电转换效率为7.79％。

实施例8：化合物结构式为8的有机光敏染料的制备及其敏化的太阳能电池器件的性能测试。

制备结构式为8的有机光敏染料化合物8的方法基本上与实施例1相同，只是将实施例1中的步骤(1)中的原料溴代正己烷换成溴代异辛烷，步骤(2)中的原料换成步骤(3)中的原料换成得到结构式为8的有机光敏染料化合物8。

制备有机染料敏化太阳电池的方法基本上与实施例1相同，只是将结构式为1的有机光敏染料化合物1换成结构式为8的有机光敏染料化合物8。

所得染料敏化太阳能电池在标准AM1.5模拟太阳光下测定，光强100mw/cm²，短路光电流J_SC为15.76mA/cm²,开路光电压为803mV，填充因子为0.712，光电转换效率为9.00％。

实施例9：化合物结构式为9的有机光敏染料的制备及其敏化的太阳能电池器件的性能测试。

制备结构式为9的有机光敏染料化合物9的方法基本上与实施例1相同，只是将实施例1中的步骤(1)中的原料溴代正己烷换成溴代异辛烷，步骤(2)中的原料换成步骤(3)中的原料换成得到结构式为9的有机光敏染料化合物9。

制备有机染料敏化太阳电池的方法基本上与实施例1相同，只是将结构式为1的有机光敏染料化合物1换成结构式为9的有机光敏染料化合物9。

所得染料敏化太阳能电池在标准AM1.5模拟太阳光下测定，光强100mw/cm²，短路光电流J_SC为16.61mA/cm²,开路光电压为845mV，填充因子为0.66，光电转换效率为9.26％。

实施例10：化合物结构式为10的有机光敏染料的制备及其敏化的太阳能电池器件的性能测试。

(1)在单口瓶中，将2g对溴苯乙酮、1.68g叔丁醇钾溶于20mL碳酸二甲酯中，在回流状态下反应5小时；反应结束后，减压除去碳酸二甲酯，再往单口瓶中加入2.5g溴代乙酸乙酯、4.14g碳酸钾、5mL乙二醇二甲醚及50mL丙酮得到混合液，混合液在回流状态下反应过夜；反应结束后冷却至室温，过滤、浓缩，再往单口瓶中加入3g醋酸铵及20mL乙酸，回流过夜，反应结束后冷却至室温，过滤、水洗、干燥，得到1.5g(产率51％)化合物a″；

(2)氮气氛围下，将3.6g步骤(1)得到的化合物a″、2.9g及0.23g钠在叔戊醇中回流过夜，反应结束后过滤，用水或乙醇进行洗涤，得到3.6g(产率61％)化合物10c″；

(3)将5.53g步骤(2)得到的化合物10c″、3g溴代异辛烷及0.44g NaH在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中进行搅拌反应18小时，减压除去DMF溶剂，然后用二氯甲烷溶解后用饱和食盐水进行洗涤，再用水进行洗涤，洗涤后用无水硫酸镁进行干燥，过滤，以石油醚/乙酸乙酯为淋洗剂(石油醚：乙酸乙酯的体积比为1:1)，过硅胶柱得到5.67g(产率73％)化合物10d″；

(4)氮气氛围下，将7.8g步骤(3)得到的化合物10d″、2.25g 4-甲酰基苯硼酸、3.18g Na₂CO₃、0.1g Pd(PPh₃)₄在15mL四氢呋喃(THF)和0.5mL水的混合液中，于温度为80℃进行反应24小时；反应完成后冷却至室温，过滤、浓缩、以石油醚/乙酸乙酯为淋洗剂(石油醚：乙酸乙酯的体积比为1:1)，过硅胶柱得到6.03g(产率75％)化合物10e″；

(5)将0.8g步骤(4)得到的化合物10e″、0.56g4-氰甲基苯甲酸、0.1mL哌啶在THF中回流过夜，反应完成后冷却至室温，过滤、浓缩、以甲醇/二氯甲烷为淋洗剂(甲醇：二氯甲烷的体积比为1:1)，过硅胶柱得到0.71g(产率82％)化合物10。

¹H-NMR(DMSO,400MHz)δ(ppm):0.73-0.88(m,12H),1.13-1.35(m,16H),1.42-1.66(m,6H),1.71-1.77(m,2H),2.01-2.10(m,1H),3.80-3.82(m,7H),4.87(s,1H)，6.51-6.55(m,2H),6.88(d,J＝8.4Hz,4H),7.13-7.25(m,6H),7.40-7.48(m,6H),7.66(d,J＝4.4Hz,1H),12.15(s,1H)；MS(MALDI-TOF):m/z found:946.5(M+)。

制备有机染料敏化太阳电池的方法基本上与实施例1相同，只是将结构式为1的有机光敏染料化合物1换成结构式为10的有机光敏染料化合物10。

所得染料敏化太阳能电池在标准AM1.5模拟太阳光下测定，器件在标准AM1.5模拟太阳光下测定，光强100mw/cm²，短路光电流J_SC为15.52mA/cm²,开路光电压为730mV，填充因子为0.77，光电转换效率为8.72％。

实施例11：化合物结构式为11的有机光敏染料的制备及其敏化的太阳能电池器件的性能测试。

制备结构式为11的有机光敏染料化合物11的方法基本上与实施例10相同，只是将实施例10中的步骤(4)中的原料换成得到结构式为11的有机光敏染料化合物11。

制备有机染料敏化太阳电池的方法基本上与实施例1相同，只是将结构式为1的有机光敏染料化合物1换成结构式为11的有机光敏染料化合物11。

所得染料敏化太阳能电池在标准AM1.5模拟太阳光下测定，光强100mw/cm²，短路光电流J_SC为14.35mA/cm²,开路光电压为668mV，填充因子为0.69，光电转换效率为6.61％。

实施例12：化合物结构式为12的有机光敏染料的制备及其敏化的太阳能电池器件的性能测试。

制备结构式为12的有机光敏染料化合物12的方法基本上与实施例10相同，只是将实施例10中的步骤(2)中的原料换成步骤(4)中的原料换成得到结构式为12的有机光敏染料化合物12。

制备有机染料敏化太阳电池的方法基本上与实施例1相同，只是将结构式为1的有机光敏染料化合物1换成结构式为12的有机光敏染料化合物12。

所得染料敏化太阳能电池在标准AM1.5模拟太阳光下测定，光强100mw/cm²，短路光电流J_SC为13.85mA/ cm²,开路光电压为790mV，填充因子为0.74，光电转换效率为8.1％。

实施例13：化合物结构式为13的有机光敏染料的制备及其敏化的太阳能电池器件的性能测试。

制备结构式为13的有机光敏染料化合物13的方法基本上与实施例10相同，只是将实施例10中的步骤(2)中的原料换成步骤(4)中的原料换成得到结构式为13的有机光敏染料化合物13。

制备有机染料敏化太阳电池的方法基本上与实施例1相同，只是将结构式为1的有机光敏染料化合物1换成结构式为13的有机光敏染料化合物13。

所得染料敏化太阳能电池在标准AM1.5模拟太阳光下测定，光强100mw/cm²，短路光电流J_SC为15.60mA/cm²,开路光电压为679mV，填充因子为0.70，光电转换效率为7.4％。

本发明通过以上实例加以具体说明。需指出的是，在本发明的精神和所声明的范围内，能做很多种变化和修改，因此，上述各实施例并非用于限制本发明。

Claims

1.一种基于对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏染料，其特征是：所述的有机光敏染料具有如式(Ⅰ)所示的结构：

其中，式(Ⅰ)中的R、R¹、R²相同或不同；独立地选自叔丁基、正己基、异辛基、4-甲氧基苯基、4-己氧基苯基、4-(2，4-二己氧基苯基)苯基、9,9-二甲基-2-芴基中的任意一个基团；

式(Ⅰ)中的桥选自式(II)所示结构中的任意一种：

2.根据权利要求1所述的基于对称的吡咯并吡咯二酮为共轭桥的有机光敏染料，其特征是：所述的有机光敏染料具有以下所示的结构之一：