CN107602545B - 一种由芴链接的共轭三苯胺双锚固纯有机染料及其在染料敏化太阳电池中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一类由芴链接的共轭三苯胺双锚固纯有机染料及其在染料敏化太阳电池中的应用，属于精细化工中的光电转化材料应用领域。本发明以芴作为链接基，连接着两个以三苯胺作为电子给体，噻吩‑苯并三氮唑‑噻吩为共轭π桥，氰基乙酸为电子受体和锚固基团，合成了一系列新型双锚固纯有机染料。双锚固基团染料能够有效地增强染料在光阳极表面的锚固能力，使染料在光阳极表面稳定的吸附，进而提高了染料敏化太阳电池的稳定性。另一方面，增加染料的锚固基团数能有利于光阳极表面的界面电荷的产生和传输，从而提高电池的光电转换效率。综合这两方面的作用，使得其在染料敏化太阳电池中有很好的应用前景。

Description

一种由芴链接的共轭三苯胺双锚固纯有机染料及其在染料敏 化太阳电池中的应用

技术领域

本发明涉及光敏纯有机染料及染料敏化太阳电池技术领域，具体涉及了一类由芴链接的共轭三苯胺双锚固纯有机染料及其在染料敏化太阳电池中的应用。

背景技术

染料敏化太阳电池(DSSCs)是一种新型的光电转换装置。与传统的硅基太阳电池相比，染料敏化太阳电池具有结构简单、制作成本低、染料结构易于调控等方面的优点，是一类具有非常广泛应用前景的光电转换装置。光敏染料在DSSCs中扮演着核心作用，它起到吸收太阳光和注入电子的作用，可以说它的好坏直接决定了电池的光电转换效率。因此，合理的染料结构设计对于这类电池的光电转换效率显得至关重要。

目前，光电转化效率较高的是钌多吡啶配合物和锌-卟啉配合物染料。然而金属钌属于稀有贵金属，储量很少而且价格昂贵。锌-卟啉配合物染料的合成步骤繁琐、分离提纯困难、产率低等特点也限制了这一类染料的实用化发展。为此，开发不含金属的纯有机光敏染料对发展DSSCs显得尤为重要，也成为该领域的重要研究方向。与钌多吡啶配合物染料和锌-卟啉配合物染料相比，纯有机光敏染料具有结构调控简单、制备提纯相对容易、摩尔消光系数高、成本低廉等诸多优点，近年来纯有机光敏染料也取得了飞快的发展，品种多样的纯有机染料得到开发和应用。

双锚固基团的染料能有效提高染料敏化太阳的稳定性，该类型的敏化染料被广泛的应用于染料敏化太阳电池研究。目前还没有以芴作为链接基，链接两个三苯胺为电子供体，将具有缺电子特性的苯并三氮唑引入到π桥中，以氰基乙酸为电子受体和锚固基团的双锚固三苯胺染料的报道。为了开发高性能染料敏化太阳电池，本发明设计并合成一类由芴链接的共轭三苯胺双锚固纯有机染料。

发明内容

本发明的目的是提供一类由芴链接的共轭三苯胺双锚固纯有机染料及其在染料敏化太阳电池中的应用。本发明合成一类新型的不含金属纯有机光敏染料，这类染料以芴连接着两个三苯胺为电子供体，在π桥中引入缺电子基团苯并三氮唑，以氰基乙酸为电子受体和锚固基团，然后通过一系列的Suzuki偶联反应、烷基化反应和Knoevenagel缩合反应合成了一系列的共轭三苯胺双锚固染料。这类染料具有吸光范围宽，稳定性好，光电转化性能良好等优点，在染料敏化太阳电池上具有良好的应用性能。

本发明提供一类共轭三苯胺双锚固纯有机染料，这类染料具有如下结构：

其中：R为C₁～C₂₀的直链烷基、C₁～C₂₀的支链烷基、C₁～C₂₀的酰基。R₁为C₁～C₂₀的直链烷基、C₁～C₂₀的支链烷基，C₁～C₂₀的烷氧基或卤素。R₂为C₁～C₂₀的直链烷基、C₁～C₂₀的支链烷基。

本发明的双锚固纯有机染料以芴作为链接基，连接着两个以三苯胺作为电子给体，噻吩-苯并三氮唑-噻吩为共轭π桥，氰基乙酸为电子受体和锚固基团。双锚固基团染料能够有效地增强染料在光阳极表面的锚固能力，使染料在光阳极表面稳定的吸附，进而提高了染料敏化太阳电池的稳定性。另一方面，增加染料的锚固基团数能有利于光阳极表面的界面电荷的产生和传输，从而提高电池的光电转换效率。

本发明的由芴链接的共轭三苯胺双锚固染料的合成方法简单，原料价廉易得，其合成按如下反应式(以R＝C₈H₁₇，R₁＝CH₃，R₂＝C₆H₁₃为例)进行：

具体合成过程如下：

(1)化合物2的合成方法：

在Ar保护下，以THF为溶剂，将2.4份化合物1、1份2,7-双(硼酸频哪醇酯)芴溶解在THF中，再加入6份K₂CO₃和5％的催化剂Pd(PPh₃)₄。在70℃下搅拌反应16h。冷却至室温后，往反应瓶中加入水，用二氯甲烷萃取，合并有机相用水洗多次，干燥，旋蒸浓缩，粗产物通过柱层析分离提纯。

(2)化合物3的合成方法：

冰水浴条件下，以THF为溶剂，加入化合物2和2.2份NBS，在0℃下搅拌反应6h，反应结束后加入水，再加入二氯甲烷萃取，合并有机相用水洗，干燥，旋蒸浓缩，粗产物柱层析分离提纯。

(3)化合物4的合成方法：

在Ar保护下，以1,4-二氧六环为溶剂，加入1份化合物3，4份联硼酸频哪醇酯，4份KOAc和5％的催化剂Pd(dppf)Cl₂，在100℃下搅拌反应24h。冷却至室温后，将反应液倒入水中，用二氯甲烷萃取，合并有机相用水洗多次，干燥，旋蒸浓缩，粗产物通过柱层析分离提纯。

(4)化合物6的合成方法：

在Ar保护下，以THF为溶剂，加入1份化合物4和6份的K₂CO₃、5％的催化剂Pd(PPh₃)₄。在70℃下搅拌反应16h。冷却至常温后，倒入冷水中，加入二氯甲烷萃取，合并有机相用水洗多次，干燥，旋蒸浓缩，粗产物通过柱层析分离提纯。

(5)化合物DBF的合成方法：

在Ar保护下，将1份化合物6溶解在干燥的甲苯中，再加入3份氰基乙酸叔丁酯、3份乙酸、3份醋酸铵，加完后在100℃下搅拌反应3h。反应结束冷却至常温后倒入到水中，加入二氯甲烷萃取，合并有机相用水洗多次，干燥，旋蒸浓缩，得到的固体用柱层析分离提纯。过柱得到的羧酸酯化合物直接加入到三氟乙酸溶剂中，然后在常温下搅拌反应3h。反应结束后，将反应混合液倒入到冰水中，析出的固体用水洗多次后，干燥即可得到目标产物。

本发明还提供了一种染料敏化太阳电池，主要由光阳极、光阴极及光阳极基板、光阴极基板和电解质组成；所述的光阳极基板和光阴极基板均采用FTO导电玻璃，光阳极基板玻璃导电一侧中间设有纳米晶多孔TiO₂薄膜，并吸附有所述双锚固有机染料；光阴极基板玻璃导电一侧中间设有催化剂(Pt)层；光阳极和光阴极相对间隔设置，所述中间纳米晶多孔TiO₂薄膜周边用密封材料密封形成密闭的腔体，腔体内填充有电解质。

本发明还提供了一种染料敏化太阳电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)导电玻璃(FTO)的预处理：将导电玻璃依次在去油剂、无水乙醇和去离子水中用超声波充分清洗，然后烘干备用；

(2)TiO₂纳晶颗粒及其浆料的制备：室温下，10mL Ti(OBu)₄和20mL EtOH的混合液搅拌10分钟后，剧烈搅拌下于上述溶液中加入18mL乙酸和50mL去离子水并维持搅拌1h，然后将此混合液移入高压釜于230℃下处理12h，自然冷却至室温，将所得悬浊液过滤，分别用去离子水和乙醇洗涤多次，50℃下于烘箱中烘6h至干，得到粒径约为20nm的TiO₂纳晶颗粒；

(3)取TiO₂纳晶颗粒1.0g，分别加入乙醇8.0mL、乙酸0.2mL、松油醇3.0g、乙基纤维素0.5g，将此混合物充分研磨40min，然后泥浆物经超声作用15min后得到所需的白色粘性TiO₂纳晶浆料；

(4)纳晶TiO₂膜的制备：将处理好的导电玻璃导电面朝上，将丝网板放置于玻璃上方，控制1cm的网距，再将TiO₂纳晶浆料置于丝网上进行印刷。每次印刷的TiO₂膜需放入125℃的烘箱内烘烤5分钟，以便有机溶剂挥发。单次印刷的TiO₂膜厚度约为4μm，重复数次得到厚度约16μm的TiO₂膜。将制备好的TiO₂膜放于马弗炉中依次在不同的温度下处理(325℃烘焙5min，375℃烘焙5min，375℃烘焙5min，450℃烘焙15min，500℃烘焙15min)，而后将烘焙好的TiO₂浸于70℃0.04M的TiCl₄水溶液中处理30min。将处理结束的TiO₂膜取出并用去离子水反复冲洗干净后，置于马弗炉中升温520℃再次烘焙30min，冷至室温后置于密封袋并存于干燥器中备用；

(5)染料溶液的配制：将所述的共轭三苯胺双锚固纯有机染料溶于四氢呋喃和二氯甲烷(体积比1:1)中，配制成3×10^-4mol·L^-1溶液；

(6)电解质溶液的配制：用乙睛和戊腈(体积比85:15)配制的含有0.6M 1-甲基-3-丙基碘化咪唑嗡，0.1M硫氰酸胍，0.03M I₂和0.5M对叔丁基吡啶的溶液；

(7)光阳极的敏化：通过步骤(4)制备的光阳极纳米多孔TiO₂薄膜层浸染在所述的共轭三苯胺双锚固纯有机按步骤(5)配制的染料溶液中；

(8)将H₂PtCl₆·6H₂O溶于异丙醇溶液中，配制成浓度为5×10^-3M的溶液，然后将配好的液体小心的滴在干净的导电玻璃表面上，并用玻棒轻轻滚动使之均匀涂覆在表面，将其自然晾干后置于马弗炉中400℃下烧结15min，此时H₂PtCl₆由于热分解生成Pt而沉积在导电玻璃表面，降温后将其取出，切割成一定的尺寸并浸泡于无水乙醇中备用；

(9)在TiO₂电极上盖一个铂电极，两边用夹子固定即形成了待测的开放性敏化染料太阳电池。

(10)将步骤(6)制备的电解液从对电极的小孔中注入；待两个电极之间没有气泡后，将其密封，制得染料敏化太阳电池供测试使用。

本发明的电池性能测试方法如下：从电池的光阳极和光阴极分别引出导线，接到电池性能测试装置上，电池的工作面积为0.16cm²，用太阳光模拟器模拟太阳光，将光强度调节至100mW/cm²测得的光电转化效率为4～8％。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：通过在π桥中引入苯并三氮唑可以起到使吸收光谱红移的效果，双链的共轭三苯胺双锚固纯有机染料能够使染料在TiO₂上的吸附量加大，另外还能很好的抑制聚集，提高了敏化太阳电池的光电转换效率。

附图说明

图1为实施例1中所合成的染料在四氢呋喃/二氯甲烷(v/v＝1/1)溶剂中(浓度2×10^-5M)紫外/可见吸收谱图。

图2为实施例1中所合成的染料在四氢呋喃/二氯甲烷(v/v＝1/1)溶剂中配成3×10^-4M的染浴所测得的J-V曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

实施例1

芴链接的共轭三苯胺双锚固染料DBF的合成

(1)化合物2的合成

在氩气的保护下，在一个100mL的二口圆底烧瓶中，以25mL THF为溶剂，往其中加入1.27g(3.75mmol)化合物1,5mL 2M的K₂CO₃溶液和0.85g(1.7mmol)9,9-二己基-2,7-芴二硼酸酯，然后再加入195mg的Pd(PPh₃)₄做催化剂。升温至70℃反应16h。冷却至室温后，将反应液倒入水中，用100mL DCM萃取，并用100mL水洗涤两次。干燥，过滤，除去溶剂，粗产物用柱层析分离提纯。二氯甲烷：石油醚(1：20)为流动相，得到白色固体产物，收率为53％。核磁：¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.72(d,J＝7.7Hz,2H),7.55–7.53(m,8H),7.27–7.23(m,4H),7.16–7.06(m,16H),7.02–6.98(m,2H),2.34(s,6H),2.03–2.00(m,4H),1.13–1.05(m,12H),0.76–0.71(m,10H).

(2)化合物3的合成

在50mL的圆底烧瓶中，将0.60g(0.71mmol)化合物2加入到20mL的四氢呋喃中。用冰水浴将反应降温至0℃，然后将258mg(1.44mmol)NBS分三次加入，加完后在该温度下再搅拌6h。反应结束后，往反应液中倒入30mL蒸馏水，用45mL DCM萃取，有机层用水洗两次。干燥，浓缩，粗产物用柱层析分离提纯。二氯甲烷：石油醚(1:10)作为流动相，得到0.70g淡黄色固体。收率为98％。核磁：¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.74(d,J＝7.7Hz,2H),7.57–7.54(m,8H),7.34(d,J＝8.5Hz,4H),7.16–6.99(m,16H),2.35(s,6H),2.05–2.01(m,4H),1.14–1.06(m,12H),0.78–0.72(m,10H).

(3)化合物4的合成

氩气保护下，在50mL的二口圆底烧瓶中，依次加入711mg(0.71mmol)化合物3，717mg(2.82mmol)联二硼酸酯，280mg(2.82mmol)醋酸钾，100mg Pd(dppf)Cl₂和20mL 1,4-二氧六环。将反应液升温至100℃反应24h。反应结束后，待反应液降至常温后，往二口瓶中加入30mL水，用60mL二氯甲烷萃取。合并的有机相用水洗涤两次，干燥，浓缩，粗产物用柱层析分离提纯，以乙酸乙酯：石油醚(1:10)作为流动相，得到420mg淡黄色固体。收率：53％。核磁：¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.74(d,J＝7.7Hz,2H),7.69(d,J＝8.3Hz,4H),7.56(d,J＝8.9Hz,8H),7.19(d,J＝8.3Hz,4H),7.13–7.08(m,12H),2.35(s,6H),2.05–2.02(m,4H),1.35(s,24H),1.14–1.06(m,12H),0.78–0.72(m,10H).

(4)化合物6的合成

在氩气保护下，在50mL的二口圆底烧瓶中将110mg(0.1mmol)化合物4和126mg(0.25mmol)化合物5溶解在20mL的干燥THF中，再加入0.3mL 2M的K₂CO₃水溶液和40mg催化剂Pd(PPh₃)₄。升温至70℃反应16h。反应结束后，待反应液冷却至常温后将其倒入到30mL的水中，用二氯甲烷萃取三次，合并的有机相用水洗涤两次，干燥，浓缩，粗产物用柱层析分离提纯，以二氯甲烷：石油醚(1:1)作为流动相，得到117mg红色固体。收率：69％。核磁：¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ9.94(s,2H),8.14(m,4H),7.81–7.80(m,2H),7.76–7.73(m,4H),7.64–7.57(m,14H),7.33–7.32(m,2H),7.23–7.21(m,4H),7.16–7.12(m,12H),4.83(t,J＝7.0Hz,4H),2.37(s,6H),2.23–2.20(m,4H),2.05–2.04(m,4H),1.44(m,8H),1.14–1.08(m,14H),0.88(m,12H),0.81–0.75(m,12H).

(5)染料DBF的合成

氩气保护下，在50mL的二口圆底烧瓶中，依次加入169mg(0.10mmol)化合物6，27.7mg(0.60mmol)醋酸铵，87.3mg(0.60mmol)氰基乙酸叔丁酯，1.5mL醋酸和15mL干燥的甲苯。油浴升温至130℃反应3h。反应结束并冷却至常温后，将反应液倒入到水中，用二氯甲烷萃取，合并的有机相用水洗涤两次后用无水硫酸镁干燥。旋蒸除去有机溶剂后，残余物用硅胶柱层析分离提纯，以石油醚：乙酸乙酯：二氯甲烷＝6:1:1为洗脱剂。真空干燥后得到的黑色固体溶解在10mL的三氟乙酸中搅拌反应，反应在常温下进行4h。反应结束后将反应液倒入到100mL的蒸馏水中，析出的黑色固体用布氏漏斗抽滤得到，再用蒸馏水洗涤多次直到滤液的pH为中性为止。得到125mg的黑色固体即为目标染料DBF，产率为69％。核磁：¹H NMR(400MHz,THF-d₈)δ8.40(s,2H),8.29(d,J＝3.7Hz,2H),8.22–8.21(m,2H),7.95(d,J＝3.5Hz,2H),7.91–7.89(m,2H),7.80–7.74(m,4H),7.67–7.62(m,12H),7.42(d,J＝3.5Hz,2H),7.20–7.08(m,16H),4.90(t,J＝6.7Hz,3H),2.33(s,6H),2.26–2.19(m,4H),2.15–2.11(m,4H),1.44(m,8H),1.29(m,14H),1.15–1.08(m,12H),0.86–0.85(m,6H),0.77–0.74(m,8H).

实施例2

对实施例1的产品进行紫外-可见吸收光谱测试，紫外-可见吸收光谱如图1所示。

溶剂：四氢呋喃/二氯甲烷(1:1)

浓度：2×10^-5M

温度：室温

仪器：Shimadzu UV-2450紫外可见分光光度计

将所得的数据汇总于表1中

表1实施例1染料的紫外可见光谱数据

实施例3

本发明中染料敏化太阳电池的制作如下：

(1)导电玻璃(FTO)的预处理：将导电玻璃依次在去油剂、无水乙醇和去离子水中用超声波充分清洗，然后烘干备用；

(2)TiO₂纳晶颗粒及其浆料的制备：室温下，10mL Ti(OBu)₄和20mL EtOH的混合液搅拌10分钟后，剧烈搅拌下于上述溶液中加入18mL乙酸和50mL去离子水并维持搅拌1h，然后将此混合液移入高压釜于230℃下处理12h，自然冷却至室温，将所得悬浊液过滤，分别用去离子水和乙醇洗涤多次，50℃下于烘箱中烘6h至干，得到粒径约为20nm的TiO₂纳晶颗粒；

(3)取TiO₂纳晶颗粒1.0g，分别加入乙醇8.0mL、乙酸0.2mL、松油醇3.0g、乙基纤维素0.5g，将此混合物充分研磨40min，然后泥浆物经超声作用15min后得到所需的白色粘性TiO₂纳晶浆料；

(4)纳米晶TiO₂膜的制备：将处理好的导电玻璃导电面朝上，将丝网板放置于玻璃上方，控制1cm的网距，再将TiO₂纳晶浆料置于丝网上进行印刷。每次印刷的TiO₂膜需放入125℃的烘箱内烘烤5分钟，以便有机溶剂挥发。单次印刷的TiO₂膜厚度约为4μm，重复数次得到厚度约16μm的TiO₂膜。将制备好的TiO₂膜放于马弗炉中依次在不同的温度下处理(325℃烘焙5min，375℃烘焙5min，375℃烘焙5min，450℃烘焙15min，500℃烘焙15min)，而后将烘焙好的TiO₂浸于70℃0.04M的TiCl₄水溶液中处理30min。将处理结束的TiO₂膜取出并用去离子水反复冲洗干净后，置于马弗炉中升温520℃再次烘焙30min，冷至室温后置于密封袋并存于干燥器中备用；

(5)染料溶液的配制：将实施例1得到的共轭三苯胺染料溶于四氢呋喃和二氯甲烷(体积比1:1)中，配制成3×10^-4mol·L^-1染浴溶液；

(6)电解质溶液的配制：用乙睛和戊腈(体积比85:15)配制的含有0.6M 1-甲基-3-丙基碘化咪唑嗡，0.1M硫氰酸胍，0.03M I₂和0.5M对叔丁基吡啶的溶液；

(7)光阳极的敏化：通过步骤(4)制备的光阳极纳米多孔TiO₂薄膜层浸染按步骤(5)配制的染料中；

(8)对电极的制备：将H₂PtCl₆·6H₂O溶于异丙醇溶液中，配制成浓度为5×10^-3M的溶液，然后将配好的液体小心的滴在干净的导电玻璃表面上，并用玻棒轻轻滚动使之均匀涂覆在表面，将其自然晾干后置于马弗炉中400℃下烧结15min，此时H₂PtCl₆由于热分解生成Pt而沉积在导电玻璃表面，降温后将其取出，切割成所需尺寸并浸泡于无水乙醇中备用；

(9)在TiO₂电极上盖一个铂电极，两边用夹子固定即形成了待测的开放性敏化染料太阳电池。将步骤(6)制备的电解液从对电极的小孔中注入；待两个电极之间没有气泡后，将其密封，制得染料敏化太阳电池。

实施例4

染料敏化太阳电池性能测试：

按照实施例3中的电池制备步骤，以实施例1合成的染料组装成电池，分别从光阳极和光阴极引出导线，接到电池性能测试装置上，电池的工作面积为0.16cm²时，用太阳光模拟器模拟太阳光，将光强度调节至100mW/cm²分别测其光电转化效率。

将所测得的J-V曲线图如图2所示，数据汇总于表2。

表2实施例1染料用于染料敏化太阳电池性能数据

Claims (4)

1.一种由芴链接的共轭三苯胺双锚固纯有机染料，其特征在于，具有以下结构通式：

其中：R为C₁～C₂₀的直链烷基、C₁～C₂₀的支链烷基或C₁～C₂₀的酰基；R₁为C₁～C₂₀的直链烷基、C₁～C₂₀的支链烷基或C₁～C₂₀的烷氧基或卤素；R₂为C₁～C₂₀的直链烷基或C₁～C₂₀的支链烷基。

2.权利要求1所述的由芴链接的共轭三苯胺双锚固纯有机染料在染料敏化太阳电池中的应用，其特征在于，染料敏化太阳电池包括：光阳极基板、负载于光阳极基板上的光阳极、光阴极基板、负载于光阴极基板上的光阴极和电解质；其中，光阳极基板和光阴极基板为导电玻璃；所述的光阳极包括纳米晶多孔TiO₂薄膜和吸附在TiO₂上的共轭三苯胺双锚固染料；光阴极基板导电面上的光阴极为Pt催化剂层；所述的光阳极和光阴极相对间隔设置，纳米多孔TiO₂薄膜周边用密封材料密封形成密闭的腔体，腔体内填充有电解质。

3.一种如权利要求2所述的染料敏化太阳电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对导电玻璃FTO进行清洗和烘干的预处理；

(2)在乙醇溶剂中，以Ti(OBu)₄和乙酸为原料制备得到TiO₂纳米晶颗粒；

(3)向步骤(2)得到的TiO₂纳米晶颗粒中加入无水乙醇、冰乙酸、松油醇和乙基纤维素，进行研磨和超声处理得到TiO₂纳米晶浆料；

(4)将步骤(3)得到的TiO₂纳米晶浆料采用丝网印刷技术涂布到步骤(1)得到的导电玻璃上，经过烘干形成纳米晶TiO₂膜；

(5)将权利要求1所述的纯有机染料溶于二氯甲烷和四氢呋喃的混合溶剂中，配制成染浴溶液；

(6)用乙睛和戊腈为溶剂配制含有0.1M硫氰酸胍，0.6M 1-甲基-3-丙基碘化咪唑嗡，0.03M I₂和0.5M对叔丁基吡啶的电解质溶液；

(7)在黑暗条件下，步骤(4)制备的光阳极TiO₂薄膜层浸入步骤(5)配制的染浴溶液，得到光阳极；

(8)将H₂PtCl₆·6H₂O的异丙醇溶液涂覆在步骤(1)得到的导电玻璃，加热进行分解，得到光阴极；

(9)电池的组装：在光阳极上盖一个光阴极，两边用夹子固定即形成了待测的开放性敏化染料太阳电池；将步骤(6)制备的电解液从对电极的小孔中注入；待两个电极之间没有气泡后，将其密封，得到所述的染料敏化太阳电池。

4.根据权利要求3所述的染料敏化太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤如下：

(1)导电玻璃的预处理：先用玻璃洗涤剂刷洗导电玻璃，再依次用蒸馏水、无水乙醇、丙酮进行超声充分清洗，然后烘干置于干燥器中备用；

(2)TiO₂纳晶颗粒及其浆料的制备：室温下，将15mL Ti(OBu)₄和20mL EtOH的混合液搅拌后，在搅拌下，于上述溶液中加入35mL乙酸和20mL蒸馏水水并维持搅拌1h，然后将此混合液移入高压反应釜中并置于230℃下处理12h，冷却至室温后，将所得悬浊液过滤，分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤多次，所得固体置于烘箱中升温至50℃烘6h，得到粒径约为20nm的TiO₂纳米晶颗粒；

(3)称取TiO₂纳米晶颗粒1.0g于一小烧杯中，分别加入无水乙醇10.0mL、冰乙酸0.2mL、松油醇3.0g、乙基纤维素0.5g，将此混合物搅拌并充分研磨30min，然后泥浆物在超声仪中作用20min后即得到所需的白色粘性TiO₂纳米晶浆料；

(4)纳米晶TiO₂膜的制备：将处理好的导电玻璃导电面朝上，将丝网板放置于玻璃上方，控制网距为1cm，再将TiO₂纳米晶浆料置于丝网上进行印刷，每次印刷的TiO₂膜需放入100℃的烘箱内烘烤5min使有机溶剂充分挥发；一次印刷的TiO₂膜厚度约为4μm，再重复3次上述操作即可得到厚度约16μm的TiO₂膜；将制备好的TiO₂膜置于马弗炉中依次在如下不同的温度下处理：升温至325℃烘焙5min，再升温至375℃烘焙5min，再升温至450℃烘焙15min，最后升温至500℃烘焙15min，冷却至室温后将烘好的TiO₂薄膜浸于0.04M的TiCl₄水溶液，在放入70℃的真空干燥箱中处理30min；将处理结束的TiO₂膜取出并用蒸馏水反复冲洗干净后，置于马弗炉中升温500℃再次烘焙30min，冷至室温后保存在棕色干燥器中备用；

(5)染料溶液的配制：将权利要求1所述的纯有机染料溶于二氯甲烷和四氢呋喃的混合溶剂中，配制成3×10^-4mol·L^-1染浴溶液；

(6)电解质溶液的配制：用乙睛和戊腈配制的含有0.1M硫氰酸胍，0.6M 1-甲基-3-丙基碘化咪唑嗡，0.03M I₂和0.5M对叔丁基吡啶的溶液；

(7)光阳极的敏化：在黑暗条件下，步骤(4)制备的光阳极TiO₂薄膜层浸入步骤(5)配制的染浴溶液；

(8)对电极的制备：将H₂PtCl₆·6H₂O溶于异丙醇溶液中，配制成浓度为5×10^-3M的溶液，然后将配好的液体滴在清洗干净的导电玻璃表面上，并用玻璃棒在表面滚动使之均匀涂覆，自然晾干后放入马弗炉中升温至400℃下烧结20min，此时H₂PtCl₆因为热分解生成Pt而沉积在导电玻璃表面，降温后将其取出，切割成设定的尺寸置于棕色干燥器中备用；

(9)电池的组装：在TiO₂电极上盖一个铂电极，两边用夹子固定即形成了待测的开放性敏化染料太阳电池；将步骤(6)制备的电解液从对电极的小孔中注入；待两个电极之间没有气泡后，将其密封，得到所述的染料敏化太阳电池。

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