專利名稱：：含不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料及其在染料敏化太陽電池中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及含不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料及其在染料敏化太陽電池中的應(yīng)用。技術(shù)背景進(jìn)入21世紀(jì)以來，資源短缺和環(huán)境污染的問題日益突出，人們進(jìn)行了各種嘗試尋找可替代傳統(tǒng)化石燃料的能源從而解決日益逼近的能源危機。在眾多的可再生能源之中，太陽能無疑是一種最為理想的清潔能源，而通過太陽電池進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換是人類利用太陽能的主要途徑之一。在太陽能電池中，硅太陽電池因其轉(zhuǎn)換率高和技術(shù)成熟占據(jù)了太陽電池主要部分，但是硅太陽電池存在著生產(chǎn)成本高且在提高電池效率方面存在困難，原材料價格昂貴而難以普及。1991年，瑞士聯(lián)邦高工的Gratzel教授報道了高效染料敏化太陽電池(Nature1991,353,737)，經(jīng)過十多年的不斷研究，目前的染料敏化太陽電池己經(jīng)接近了硅電池的光電轉(zhuǎn)換效率。更為重要的是，染料敏化太陽電池的制造成本僅為硅電池的1/10，具有良好的應(yīng)用前景，并有可能在未來取代硅電池而占據(jù)太陽電池的市場。目前，性能最好的染料敏化劑是含有貴金屬的金屬有機敏化劑，如多吡啶釕配合物(J.Am.Chem.Soc.2008,130,10720-10728)，然而由于其較高的價格和貴金屬資源的有限性限制了它的實際應(yīng)用。與多吡啶釕配合物相比，不含貴金屬的純有機染料具有成本低、消光系數(shù)高和結(jié)構(gòu)可調(diào)控性強等特點，但其在吸收光譜上弱于釕染料，因此難于實現(xiàn)更高的效率。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有純有機染料的存在的不足，本發(fā)明提供了含不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料及其在染料敏化太陽電池中的應(yīng)用。本發(fā)明提供的含不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料，其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式l為式中，&、R2分別為氫原子、烴基和烴基衍生物中的任意一個，R3、R4、R5、R6分別為氫原子、烴基、烴氧基、烴硫基和鹵烴基與其衍生物中的任意一個，R7和Rs分別為芳香雜環(huán)；A為吸電子基團，其為氰基、?；?、醛基、羧基、酰胺基、鹵代烴、硝基、磺酸基和芳基中的任意一個；B為羧基、亞磷酸、磺酸、次磷酸、羥基、過氧化羧酸、酰胺、硼酸和方酸中的任意一個。所述的R!、R2、R3、R4、R5和R6分別優(yōu)選下列結(jié)構(gòu)式I—V中的任意一個或多個結(jié)構(gòu)式I結(jié)構(gòu)式n結(jié)構(gòu)式mR]2一結(jié)構(gòu)式IV,o、o論0;結(jié)構(gòu)式v論0;式中，R9、Ru)、Ru和Ri2分別為氫原子、烴基、烴氧基、烴硫基和雜環(huán)及其衍生物中的任意一個。所述的R7和R8分別優(yōu)選下列結(jié)構(gòu)式VI—XIV中的任意一個或多水.結(jié)構(gòu)式VI.x、R13R14_結(jié)構(gòu)式w結(jié)構(gòu)式麗結(jié)構(gòu)式IX結(jié)構(gòu)式x結(jié)構(gòu)式XI結(jié)構(gòu)式xn結(jié)構(gòu)式xm結(jié)構(gòu)式xiv式中，R9—R36分別為氫原子、垸烴基、芳烴基、烷氧基和雜環(huán)及其衍生物中的任意一個；X和Y分別為O、S、Si或Se;n^);所述含不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料，其優(yōu)選為如下化學(xué)結(jié)構(gòu)式C一L的任意一個化學(xué)結(jié)構(gòu)式C:化學(xué)結(jié)構(gòu)式D:化學(xué)結(jié)構(gòu)式H:化學(xué)結(jié)構(gòu)式I:化學(xué)結(jié)構(gòu)式J:化學(xué)結(jié)構(gòu)式L:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>以下介紹本發(fā)明提供的具有化學(xué)結(jié)構(gòu)通式1的含不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染的合成步驟和條件-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>結(jié)構(gòu)式a的材料的合成反應(yīng)器內(nèi)置于1倍摩爾量的&的碘代物，1倍摩爾量的R2的碘代物和1倍摩爾量的有R3、R4、R5和R6取代基的對溴苯胺，以甲苯為溶劑，反應(yīng)體系置于Ar氣保護(hù)下，升溫至回流反應(yīng)24小時，加水終止反應(yīng)，用三氯甲烷萃取，有機相用與有機相體積相同的蒸餾水萃取，用無水硫酸鈉干燥，除去溶劑，柱層析，得到產(chǎn)物a;結(jié)構(gòu)式b的材料的合成反應(yīng)器內(nèi)置于1倍摩爾量的芳胺a，1.5倍摩爾量的R7和0.1倍摩爾量的四-三苯基磷鈀，以甲苯作為溶劑，反應(yīng)體系置于Ar氣保護(hù)下，升溫至回流反應(yīng)16小時，加水終止反應(yīng)，用三氯甲烷萃取，有機相用與有機相體積相同的蒸餾水萃取，用無水硫酸鈉干燥，除去溶劑，柱層析，得到產(chǎn)物b;結(jié)構(gòu)式C的材料的合成反應(yīng)器內(nèi)置于l倍摩爾量的b，以四氫呋喃作為溶劑，冷卻到一78°C，滴加l.l倍摩爾量的正丁基鋰，保持一78"C反應(yīng)1小時后滴加1.3倍摩爾量的三丁基氯化錫，保持一78。C反應(yīng)30分鐘后升至室溫反應(yīng)12小時，反應(yīng)結(jié)束后加入氯化銨水溶液，用三氯甲烷萃取，有機相用與有機相體積相同的飽和碳酸氫鈉水溶液萃取，用無水硫酸鈉干燥，除去溶劑，得到產(chǎn)物C;結(jié)構(gòu)式d的材料的合成反應(yīng)器內(nèi)置于0.6倍摩爾量的c，1倍摩爾量的Br-R8-CHO和0.1倍摩爾量的二(三苯基磷)二氯化鈀，以甲苯為溶劑，反應(yīng)體系置于Ar氣保護(hù)下，升溫至回流反應(yīng)16小時，反應(yīng)結(jié)束后加入飽和氯化銨水溶液，用三氯甲烷萃取，有機相用與有機相體積相同的飽和碳酸氫鈉水溶液萃取，用無水硫酸鈉干燥，除去溶劑，得到產(chǎn)物d;結(jié)構(gòu)式1的有機染料的合成反應(yīng)器內(nèi)置于1倍摩爾量的d，3倍摩爾量的帶有A、B取代基的甲烷，7倍摩爾量的哌啶，以氯仿為溶劑，反應(yīng)體系置于Ar氣保護(hù)下，升溫至回流反應(yīng)12小時，反應(yīng)結(jié)束后用2摩爾/升鹽酸水溶液將有機相洗至酸性，加入乙醚使固體析出，過濾后干燥，得到化學(xué)結(jié)構(gòu)通式1的有機染料。下面介紹用本發(fā)明提供的含不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料制備的染料敏化太陽電池。如圖5、6所示，本發(fā)明提供染料敏化太陽電池由透明基底層l、導(dǎo)電層2、光吸收層3、電解質(zhì)層6和對電極7構(gòu)成；2個透明基底層1中間順次連接的是導(dǎo)電層2、光吸收層3、電解質(zhì)層6和對電極7;所述的光吸收層3由半導(dǎo)體納米粒子層4和含有雙氮芴的釕染料層5構(gòu)成，其中，半導(dǎo)體納米粒子層4與導(dǎo)電層2連接，含有雙氮芴的釕染料層5與電解質(zhì)層6連接；所述的透明基底層1是玻璃基底或塑料構(gòu)成；所述的塑料是聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酰亞胺、三乙?；w維素和聚醚砜其中的任意一種；所述的導(dǎo)電層2由氧化銦錫(ITO)、氧化氟錫(FTO)、ZnO-Ga203、ZnO-Al203、錫基氧化物、氧化銻錫(ATO)和氧化鋅中的任意一種構(gòu)成；所述的半導(dǎo)體納米粒子層4的半導(dǎo)體納米粒子為Si、Ti02、Sn02、ZnO、W03、她205和TiSr03中的任意一種，0niiK;半導(dǎo)體納米粒子的平均粒徑S50nm;所述的染料層5為化學(xué)結(jié)構(gòu)通式1的含不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料構(gòu)成；所述的電解質(zhì)層6以是碘/碘化鋰電解質(zhì)，或者離子液體和有機空穴傳輸材料中的任意一種構(gòu)成；所述的離子液體包括陰離子和陽離子兩部分，其中陰離子選自1—、Bf、C1—、[N(CN)2]隱、[N(S02CF3)2]—、[PF6]—、[BF4]—、[N03]—、[C(CN)3]—B(CN)4\CF3coo\clo4\BF3CF3\CF3so3r,CF3F2so3，乂CH3H2s03r>(CF3so2)2N.，(C2H5S02)2N，>(CF3so2)3cr>(C2F5S02)3CIy(FS02)3cr.CH3CH20s03r>CF3c(o)or>CF3CF2C(0)0/CH3CH2c(o)or>CH3c(o)or>P(C2H5)3F3/p(CF3)3F3r>P(C2H4HXCF3)2F3..P(C2F3H2)3F3\p(c2F5XCF3)2F3r>P(CF3)3F3\P(C6H5)3F3\P(C3H7)3F3\P(C4H9)3F3\P(C2H5)2F4\(c2H5)2p(o)or>(c2H5)2p(0)02f>PC6H52F4.>(CF3)2p(o)o\(CH3)2p(o)or>(c4H9)2p(o)opCF3P(0)02/CH3p(0)。2f>(CH30)2P(0)0\BF2(C2F5)2，；BF3(c2F5)r乂BF2(CF3)2r>B(C2F5)4？BF3(CN)\〖BF2(CN)2\B(CF3)4r>B(OCH3)4\B(OCH3)2(c2H5)\B(02C2K4)2，>B(02c2H2)2r>B(02CH4)2r>fN(CF3)2r>Alpr苦浙！as:s瑜iN34^2,2-,7,7-H紹(N,N-h-p-,讎鵬臶)9,所述的對電極7由Pt、Au、Ni、Cu、Ag、In、Ru、Pd、Rh、Ir、Os、C和導(dǎo)電聚合物中任意一個或多個組成；所述的導(dǎo)電聚合物為聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚對苯乙炔和聚醚中的任意一種。下面介紹上述的用本發(fā)明提供的含不同種雜環(huán)及其衍生物共軛染料敏化太陽電池的光陽極(光吸收層)采用介孔的雙層，底層膜由20nm的Ti02納米晶組成，厚度為7pm，上層膜厚度由400nm的Ti02光散射粒子組成，厚度為5pm。制備Ti02納米晶和Ti02納米結(jié)構(gòu)雙層膜電極的方法參見文獻(xiàn)(WangP.etal.,EnhancethePerformanceofDye-SensitizedSolarCellsbyCo-graftingAmphiphilicSensitizerandHexadecylmalonicAcidonTi02Nanocrystals，J.Phys.Chem.B.,107,2003,14336)。將制備好的納米結(jié)構(gòu)雙層膜電極浸泡在含有300pM化學(xué)結(jié)構(gòu)通式1的含不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料和300nMCheno(3，7—二羥基一4—膽酸)的乙腈/叔丁醇中，時間為12小時，這時，染料分子就吸附在電極上，并能保證90%以上的覆蓋率，然后將納米鉑的玻璃電極通過一個35pm厚的熱融環(huán)同Ti02納米結(jié)構(gòu)雙層膜電極加熱熔融密封，最后將電解質(zhì)材料注入到兩個電極的縫隙中，即構(gòu)成了染料敏化太陽電池。有益效果本發(fā)明提供的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料為具有寬光譜吸收、高摩爾消光系數(shù)的純有機染料，吸收光譜超過了570mn，已經(jīng)接近于釕染料的吸收；用此類純有機染料制備的染料敏化太陽電池，實現(xiàn)了10%以上的超高效，是染料敏化太陽電池的最高記錄；具有良好的光熱穩(wěn)定性。本發(fā)明提供的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料合成工藝簡單，反應(yīng)原料成本低廉，靶分子易于純化。圖1是本發(fā)明提供的由化學(xué)結(jié)構(gòu)式I的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料制備的染料敏化太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率與波長的曲線圖。圖2是本發(fā)明提供的由化學(xué)結(jié)構(gòu)式I的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料制備的染料敏化太陽電池電流與電壓關(guān)系曲線圖。圖3是由含不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料制備的染料敏化太陽電池的結(jié)構(gòu)示意圖。其也是摘要的附圖。圖4是光吸收層3結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，4為半導(dǎo)體納米粒子層，5為染料層。具體實施例方式實施例1:化學(xué)結(jié)構(gòu)式I的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料的制備合成路線如下(5)(6)(7)(9)(10)結(jié)構(gòu)式為(l)的材料的合成反應(yīng)器內(nèi)，將11.14g(67mmo1)二聯(lián)噻吩溶于90毫升氯仿和40毫升冰醋酸的混合溶劑中，冷卻到一15。C。滴加13.73毫升(268mmo1)液溴，升至室溫反應(yīng)5小時后升溫至回流反應(yīng)24小時，冷卻至室溫，23加入100毫升質(zhì)量比10%的氫氧化鉀水溶液，用氯仿萃取，有機相用無水硫酸鎂干燥。旋出溶劑后用柱層析，得到產(chǎn)物(1)，收率69結(jié)構(gòu)式為(2)的材料的合成反應(yīng)器內(nèi)，將18g(21mmo1)產(chǎn)物(1)溶于400亳升四氫呋喃中，冷卻到一78。C，反應(yīng)體系要求無氧無水。滴加46.7毫升(74.7mmo1)正丁基鋰，保持一78"C反應(yīng)15分鐘，一次性加入11.88毫升(93.25mmo1)三甲基氯硅烷，升至室溫。加入200毫升水，用乙酸乙酯萃取，有機相用無水硫酸鈉干燥，旋出溶劑后柱層析，得到產(chǎn)物(2)，收率74%。結(jié)構(gòu)式為(3)的材料的合成反應(yīng)器內(nèi)，將7.92g(16.96mmo1)產(chǎn)物(2)溶于140毫升四氫呋喃中，冷卻到一78"C，反應(yīng)體系要求無氧無水。滴加22.25毫升(34.98mmo1)正丁基鋰，保持一78。C反應(yīng)15分鐘，一次性加入6.77毫升(20.35mmo1)三甲基氯硅烷，升至室溫反應(yīng)2小時，加入100毫升水，用乙酸乙酯萃取，有機相用無水硫酸鈉干燥。旋出溶劑后柱層析得到產(chǎn)物(3)，收率77%。結(jié)構(gòu)式為(4)的材料的合成反應(yīng)器內(nèi)，將5.53g(10.9mmo1)產(chǎn)物(3)溶于100毫升四氫呋喃中，加入3.976g(22.34mmol)N-溴代丁二酰亞胺，室溫反應(yīng)4小時，加入50毫升水，旋出四氫呋喃，用乙酸乙酯萃取，有機相用無水硫酸鎂干燥，旋出溶劑后用柱層析，得到產(chǎn)物(4)，收率92%。結(jié)構(gòu)式為(5)的材料的合成反應(yīng)器內(nèi)，將lg(1.9mmo1)產(chǎn)物(4)溶于23毫升正丙醇、0.97毫升冰醋酸和0.49毫升水的混合溶液中，升溫至回流反應(yīng)5小時，期間分四次加入鋅粉0.69g(10.57mmo1)。冷卻后旋出溶劑，用乙醚萃取，依次用水、飽和碳酸氫鈉水溶液和氯化鈉水溶液洗有機相，有機相用無水硫酸鎂干燥，旋出溶劑后用柱層析，得到產(chǎn)物(5)，收率77%。結(jié)構(gòu)式為(6)的材料的合成反應(yīng)器內(nèi)，將1.46g(4.03mmo1)產(chǎn)物(5)和0.88毫升N,N-二甲基甲酰胺溶于15毫升1,2-二氯乙垸中，室溫反應(yīng)10分鐘。冷卻到(TC，加入0.435毫升(4.77mmol)三氯氧磷，保持0。C反應(yīng)1小時，升溫到80。C反應(yīng)4小時。冷卻到室溫，加入20毫升飽和的乙酸鈉水溶液，攪拌30分鐘，用乙酸乙酯萃取，有機相用無水硫酸鎂干燥，旋出溶劑后用柱層析，得到產(chǎn)物(6)，收率95%。結(jié)構(gòu)式為(7)的材料的合成反應(yīng)器內(nèi)，將1.5g(3.84mmo1)產(chǎn)物(6)溶于20毫升N,N-二甲基甲酰胺中，冷卻到0。C，滴加溶有0.77g(4.33mmo1)N-溴代丁二酰亞胺的N,N-二甲基甲酰胺10毫升。升至室溫反應(yīng)4小時，加入0.1摩爾/升的鹽酸水溶液10毫升，用二氯甲烷萃取，有機相用無水硫酸鎂干燥，旋出溶劑后用柱層析，得到產(chǎn)物(4)，收率86%。結(jié)構(gòu)式為(8)的材料的合成反應(yīng)器內(nèi)，將62.56g(0.32mo1)2—乙基溴己垸、64.79g(0.29mo1)對碘苯酚和44.76g(0.32mol)碳酸鉀溶于200毫升N,N-二甲基甲酰胺中，用氬氣保護(hù)，升溫至13(TC反應(yīng)12小時。反應(yīng)結(jié)束后冷卻過濾，加入100毫升水，用乙酸乙酯萃取，有機相用無水硫酸鎂干燥，旋出溶劑后用石油醚柱層析，得到產(chǎn)物(1)，收率93%。結(jié)構(gòu)式為(9)的材料的合成反應(yīng)器內(nèi)，將14.79g(0.09mol)對溴苯胺、71.4g(0.21mol)產(chǎn)物(1)和3.09g(17.2mmol)鄰菲啰啉溶于350毫升甲苯中，用氬氣保護(hù)，升溫至IO(TC，加入1.7g(17.2mmol)氯化亞銅和43.4g(0.76mol)氫氧化鉀，升溫至回流反應(yīng)12小時，反應(yīng)結(jié)束后加入100毫升水，用氯仿萃取，有機相用無水硫酸鈉干燥，旋出溶劑后柱層析，得到產(chǎn)物(9)，收率67%。結(jié)構(gòu)式為(10)的材料的合成反應(yīng)器內(nèi)，將9.6g(16.55mmo1)產(chǎn)物(9)、15.3g(24.82mmo1)2一(三丁基錫)一3，4乙烯二氧噻吩和1.16g(1.66mmo1)二(三苯基磷)二氯化鈀溶于150毫升甲苯中，用氬氣保護(hù)，升溫至回流反應(yīng)12小時。反應(yīng)結(jié)束后加入100毫升水，用氯仿萃取，有機相用無水硫酸鈉干燥，旋出溶劑后柱層析，得到產(chǎn)物(10)，收率72%。結(jié)構(gòu)式為(ll)的材料的合成反應(yīng)器內(nèi)，將2gG.llmmol)產(chǎn)物(10)溶于15毫升四氫呋喃中冷卻到一78匸，反應(yīng)體系要求無氧無水。滴加2.13毫升(3.42mmo1)正丁基鋰，保持一78。C反應(yīng)1小時，滴加1.1毫升(4.04mmo1)三丁基氯化錫，保持一78"C反應(yīng)30分鐘后升至室溫反應(yīng)12小時，加入10毫升水，減壓旋出四氫呋喃，水相用乙酸乙酯萃取，有機相用無水硫酸鈉干燥，旋出溶劑后柱層析，得到產(chǎn)物(11)，收率98%。結(jié)構(gòu)式為(12)的材料的合成反應(yīng)器內(nèi)，將1.4g(1.09mmo1)產(chǎn)物(11)、0.875g(1.86mmo1)產(chǎn)物(7)和0.13g(0.19mmo1)二(三苯基磷)二氯化鈀溶于20毫升甲苯中，用氬氣保護(hù)，升溫至回流反應(yīng)12小時。反應(yīng)結(jié)束后加入20毫升水，用氯仿萃取，有機相用無水硫酸鈉干燥，旋出溶劑后柱層析，得到產(chǎn)物(12)，收率84%。結(jié)構(gòu)式I的純有機染料的合成反應(yīng)器內(nèi)，將1.07g(1.03mmo1)產(chǎn)物(12)、0.263g(3.09mmo1)腈乙酸和0.72毫升(7.21mmo1)哌啶溶于35毫升氯仿中，用氬氣保護(hù)，升溫至回流反應(yīng)12小時。反應(yīng)結(jié)束后加入20毫升氯仿，用2摩爾/升的鹽酸水溶液洗有機相至酸性，有機相中加入乙醚使固體沉出，過濾后干燥，得到結(jié)構(gòu)式I的純有機染料，收率77%?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)式I的純有機染料的核磁數(shù)據(jù)NMR(400MHz,CD3C1,SH):13.49(s,1H),8.45(s,1H),8.00(s,1H),7.46-7.48(m,2H),7.34(s,1H),6.98-7.01(m,4H),6.88-6.90(m,4H)，6.76-6.78(m，2H),4.44(d,2H),4.37(d,2H),3.81(m,4H),1.66(m,2H),1.40(m,8H),1.30(m,12H),1.17-1.24(m,10H),0.97(m,4H),0.87-0.91(m,14H),0.77-0.81(m,6H).實施例2:化學(xué)結(jié)構(gòu)式I的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料制備染料敏化太陽電池染料敏化太陽電池的光陽極(光吸收層)采用介孔的雙層，底層膜由20nm的Ti02納米晶組成，厚度為7pm，上層膜厚度由400nm的Ti02光散射粒子組成，厚度為5pm。制備Ti02納米晶和Ti02納米結(jié)構(gòu)雙層膜電極的方法參見文章(WangP.etal.,EnhancethePerformanceofDye-SensitizedSolarCellsbyCo-graftingAmphiphilicSensitizerandHexadecylmalonicAcidonTiO2Nanocrystals，J.Phys.Chem.B.,107,2003,14336)。將制備好的Ti02納米結(jié)構(gòu)雙層膜電極浸泡在含有300pM結(jié)構(gòu)式I的染料和300juMCheno(3，7—二羥基一4一膽酸)的乙腈/叔丁醇中，時間為12小時，這時，染料分子就吸附在電極上，并能保證90%以上的覆蓋率，然后將納米鉑的玻璃電極通過一個35pm厚的熱融環(huán)同Ti02納米結(jié)構(gòu)雙層膜電極加熱熔融密封，最后將電解質(zhì)材料注入到兩個電極的縫隙中，即構(gòu)成了染料敏化太陽電池。詳細(xì)的器件制備方法參見文獻(xiàn)(WangP.etal.,ASolvent-Free,SeCN7(SeCNVBasedIonicLiquidElectrolyteforHigh-EfficiencyDye-SensitizedNanocrystallineSolarCell,J.Am.Chem.Soc.,126,2004，7164)。器件在標(biāo)準(zhǔn)AM1.5模擬太陽光下測定，光強100mw/cm^短路光電流叉c為16.47mA/cn^，開路光電壓F。c為693mV，填充因子f為0.77，光電轉(zhuǎn)換效率為8.6%。實施例3:由化學(xué)結(jié)構(gòu)式n的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料制備的染料敏化太陽電池所用化學(xué)結(jié)構(gòu)式II的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料，采用的原材料是4，4'一二甲基硅一2，2'—聯(lián)噻吩，用實施例1的步驟和條件合成。根據(jù)實施例2的方法制備染料敏化太陽電池，得到的染料敏化太陽電池參數(shù)見說明書附表。實施例4:由化學(xué)結(jié)構(gòu)式ni的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料制備的染料敏化太陽電池所用化學(xué)結(jié)構(gòu)式ni的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料，釆用的原材料是4，4'一二甲基硅一2，2，一聯(lián)噻吩和5，5，一環(huán)丁基一3，4一乙烯二氧噻吩，用實施例1的步驟和條件合成。根據(jù)實施例2的方法制備染料敏化太陽電池，得到的染料敏化太陽電池參數(shù)見說明書附表。實施例5:由化學(xué)結(jié)構(gòu)式IV的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料制備的染料敏化太陽電池所用化學(xué)結(jié)構(gòu)式IV的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料，采用的原材料是4，4'一二甲基硅一2，2'—聯(lián)噻吩和芴代三芳胺，用實施例1的步驟和條件合成。根據(jù)實施例2的方法制備染料敏化太陽電池，得到的染料敏化太陽能電池參數(shù)見說明書附表。實施例6:由化學(xué)結(jié)構(gòu)式V的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料制備的染料敏化太陽電池所用化學(xué)結(jié)構(gòu)式V的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料，采用的原材料是4，4'一二己基硅一2，2'—聯(lián)噻吩和芴代三芳胺，用實施例1的步驟和條件合成。根據(jù)實施例2的方法制備染料敏化太陽電池，得到的染料敏化太陽電池參數(shù)見說明書附表。實施例7:由化學(xué)結(jié)構(gòu)式VI的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料制備的染料敏化太陽能電池所用化學(xué)結(jié)構(gòu)式VI的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料，采用的原材料是5，5'—環(huán)丁基一3，4一乙烯二氧噻吩和芴代三芳胺，用實施例1的步驟和條件合成。根據(jù)實施例2的方法制備染料敏化太陽電池，得到的染料敏化太陽電池參數(shù)見說明書附表。實施例8:由化學(xué)結(jié)構(gòu)式vn的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料制備的染料敏化太陽能電池所用化學(xué)結(jié)構(gòu)式VI的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料，采用的原材料是4，4'一二己基硅一2，2'—聯(lián)噻吩和已氧基三苯胺，用實施例1的步驟和條件合成。根據(jù)實施例2的方法制備染料敏化太陽電池，得到的染料敏化太陽電池參數(shù)見說明書附表。實施例9:由化學(xué)結(jié)構(gòu)式Vffl的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料制備的染料敏化太陽能電池所用化學(xué)結(jié)構(gòu)式VIII的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料，采用的原材料是4,4，一[(2，2，一二乙基)一二己基硅]一2,2'聯(lián)噻吩、3，4一乙烯二硫噻吩和已氧基三苯胺，用實施例1的步驟和條件合成。根據(jù)實施例2的方法制備染料敏化太陽能電池，得到的染料敏化太陽能電池參數(shù)見說明書附表。實施例10:由化學(xué)結(jié)構(gòu)式V的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料制備的染料敏化太陽能電池所用化學(xué)結(jié)構(gòu)式v的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料，采用的原材料是5,5'-二甲基-3,4-乙烯二氧硒吩，用實施例1的步驟和條件合成。根據(jù)實施例2的方法制備染料敏化太陽能電池，得到的染料敏化太陽能電池參數(shù)見說明書附表。實施例11:由化學(xué)結(jié)構(gòu)式V的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料制備的染料敏化太陽能電池所用化學(xué)結(jié)構(gòu)式v的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料，采用的原材料是腈乙酸乙酯，用實施例1的步驟和條件合成。根據(jù)實施例2的方法制備染料敏化太陽能電池，得到的染料敏化太陽能電池參數(shù)見說明書附表。附表用含不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料IJV所制備的敏化太陽電池的器件測量結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table>權(quán)利要求1.含不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料，其特征在于，其具有如下的化學(xué)結(jié)構(gòu)式1式中，R1、R2分別為氫原子、烴基和烴基衍生物中的任意一個，R3、R4、R5、R6分別為氫原子、烴基、烴氧基、烴硫基和鹵烴基及其衍生物中的任意一個，R7和R8分別為芳香雜環(huán)；A為吸電子基團，其為氰基、?；⑷┗?、羧基、酰胺基、鹵代烴、硝基、磺酸基和芳基中的任意一個；B為羧基、亞磷酸、磺酸、次磷酸、羥基、過氧化羧酸、酰胺、硼酸和方酸中的任意一個。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料，其特征在于，所述的R^R2、R3、R4、R5和R6分別為下列結(jié)構(gòu)式I一V中的任意一個或多個結(jié)構(gòu)式I結(jié)構(gòu)式n<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>式中，R9、R1Q、Rn和Ru分別為氫原子、烴基、烴氧基、烴硫基和雜環(huán)及其衍生物中的任意一個。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料，其特征在于，所述的R7和R8分別為下列結(jié)構(gòu)式VI—XIV中的任意一個或多個<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>結(jié)構(gòu)式IX<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>結(jié)構(gòu)式X<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>R21R22結(jié)構(gòu)式XI<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>R31R32結(jié)構(gòu)式XIV<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>式中，R9—R36分別為氫原子、烷烴基、芳烴基、烷氧基和雜環(huán)及其衍生物中的任意一個；X和Y分別為O、S、Si或Se;n^)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料，其特征在于，其為如下化學(xué)結(jié)構(gòu)式C一L的任意一個化學(xué)結(jié)構(gòu)式C:化學(xué)結(jié)構(gòu)式E:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>化學(xué)結(jié)構(gòu)式I:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>5.用權(quán)利要求1所述含不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料制備的染料敏化太陽電池，其特征在于，其由2個透明基底層(1)中間順次連接的導(dǎo)電層(2)、光吸收層(3)、還原層(6)和對電極(7)構(gòu)成；所述的光吸收層(3)由半導(dǎo)體納米粒子層(4)和染料層(5)構(gòu)成；所述的半導(dǎo)體納米粒子層(4)與導(dǎo)電層(2)連接，染料層(5)與還原層(6)連接；所述的透明基底層(1)是玻璃基底或塑料；所述的塑料是聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酰亞胺、三乙?；w維素和聚醚砜其中的任意一種；所述的導(dǎo)電層(2)由氧化銦錫、氧化氟錫、ZnO-Ga203、ZnO-Al203、錫基氧化物、氧化銻錫和氧化鋅中的任意一種構(gòu)成；所述的半導(dǎo)體納米粒子層(4)的半導(dǎo)體納米粒子為Si、Ti02、Sn02、ZnO、W03、>^)205和TiSr03中的任意一種，0腿<半導(dǎo)體納米粒子的平均粒徑^50nm;所述的染料層(5)為化學(xué)結(jié)構(gòu)通式1的含有不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料構(gòu)成；所述的電解質(zhì)層6是碘/碘鹽電解質(zhì)、離子液體和有機空穴傳輸材料以及無機空穴傳輸材料中的任意一種或多種構(gòu)成；所述的離子液體包括陰離子和陽離子兩部分，其中陰離子選自r、Br-、Cr、[N(CN)2〗-、[N(S02CF3)2]-、[PF6]-、網(wǎng)-、[N03]-、[C(CN)3]-、[B(CN)4]-、[CF3COO]-、[C104]-、[BF3CF3]-、[CF3S03〗-、[CF3F2S03]—、[CH3H2S03]-、[(CF3S02)2N〗-、[(C2H5S02)2N〗-、[(CF3S02)3C]-、[(C2F5S02)3C]-、[(FS02)3C]-、[CH3CH2OS03]-、[CF3C(0)0〗-、[CF3CF2C(0)0]-、[CH3CH2C(0)0]-、[CH3C(0)0]-、[P(C2H5)3F3]-、[P(CF3)3F3]-、[P(C2H4H)(CF3)2F3]〗-、[P(C2F3H2)3F3]-、[P(C2F5)(CF3)2F3]-、[P(CF3)3F3]-、[P(C6H5)3F3]-、[P(C3H7)3F3]-、[P(C4H9)3F3]-、[P(C2H5)2F4]-、[(C2H5)2P(0)0]-、[(C2H5)2P(0)02f、[PC6H5]2F4]-、)。]、[(CH3)2P(0)0]-、[(C4H9)2P(0)0]-、[CF3P(0)02f、[CH3P(0)02]2-、[(CH30)2P(0)0〗-、[BF2(C2F5)2]-、[BF3(C2F5)]-、[BF2(CF3)2]-、[B(C2F5)4]-、[BF3(CN)]-、[BF2(CN)2]-、[B(CF3)4]-、[B(OCH3)4]-、[B(OCH3)2(C2H5)r、[B(02C2H4)2]-、[B(02C2H2)2]-、[B(02CH4)2]-、[N(CF3)2].、[AICU]和[SiF6f中的任意一種或多種；陽離子選自中的任意一種或多種；有機空穴傳輸材料是2，2'，7，7'-四雙(N，N-二對甲氧基苯胺)-9，9'-螺雙芴或其它有機P型半導(dǎo)體；所述的對電極(7)由Pt、Au、Ni、Cu、Ag、In、Ru、Pd、Rh、Ir、Os、C和導(dǎo)電聚合物中任意一個或多個組成；所述的導(dǎo)電聚合物為聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚對苯乙炔和聚醚中的任意一種或多種。全文摘要本發(fā)明提供了含不同種雜環(huán)及其衍生物共軛單元的純有機染料及其在染料敏化太陽電池中的應(yīng)用。該純有機染料屬于D-π-A結(jié)構(gòu)的分子。在給體、π共軛系統(tǒng)和受體各個片段分別進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)控，得到具有寬光譜響應(yīng)和高摩爾消光系數(shù)的純有機染料。該純有機染料吸收光譜超過了570nm，已經(jīng)接近于釕染料的吸收；將此類純有機染料應(yīng)用到染料敏化太陽電池上，得到了超過10％的光電轉(zhuǎn)換效率，是目前最高效穩(wěn)定的純有機染料。文檔編號C09B57/00GK101544845SQ20091006687公開日2009年9月30日申請日期2009年4月27日優(yōu)先權(quán)日2009年4月27日發(fā)明者靜張,曾望東,鵬王,羽白,許名飛申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所