[发明专利]用于染料敏化太阳能电池的具有氟化抗衡阴离子的喹啉*染料

摘要

本发明涉及一种包含多孔膜的电极层，其中所述多孔膜由用具有氟化抗衡阴离子的喹啉染料敏化的氧化物半导体细颗粒制成。此外，本发明还涉及一种包含所述电极层的光电转化器件、包含所述光电转化器件的染料敏化太阳能电池和具有氟化抗衡阴离子的新型喹啉染料。

主权项

一种包含多孔膜的电极层，所述多孔膜由用式(I)的染料敏化的氧化物半导体细颗粒制成：其中：n为1、2、3、4、5或6；R¹和R²彼此独立地选自氢；C₁‑C₂₀烷基，其中烷基未间隔或间隔有O、S、CO、NR¹⁴或其组合；C₆‑C₂₀芳基；杂芳基和带有1、2或3个选自C₁‑C₈烷基的取代基的C₆‑C₂₀芳基；或者R¹可额外为式D的基团；D各自独立地选自式D.1和D.2的基团：其中：＊表示与式I化合物的其余部分的键；R¹⁷和R¹⁸彼此独立地选自未取代或取代的C₁‑C₂₀烷基、未取代或取代的C₂‑C₂₀链烯基、未取代或取代的C₂‑C₂₀炔基、未取代或取代的C₇‑C₂₀芳烷基、未取代或取代的C₈‑C₂₀芳基链烯基、未取代或取代的C₈‑C₂₀芳基炔基、未取代或取代的C₆‑C₂₀芳基、未取代或取代的杂芳基、未取代或取代的杂环基、未取代或取代的C₄‑C₂₀环烷基、未取代或取代的C₅‑C₂₀环烯基和未取代或取代的C₆‑C₂₀环炔基，其中烷基，链烯基，炔基，或芳烷基、芳基链烯基或芳基炔基中的脂族结构部分未间隔或间隔有O、S、CO、NR¹⁴或其组合，其中R¹⁴为氢、C₁‑C₂₀烷基或C₆‑C₁₀芳基；或者R¹⁷和R¹⁸与其所连接的氮原子一起形成未取代或取代的5、6或7员环，或者R¹⁷和R²⁰与R¹⁷所连接的氮原子以及与R²⁰和N‑R¹⁷所连接的苯环的碳原子一起形成未取代或取代的5、6或7员环；或者R¹⁷和R²²与R¹⁷所连接的氮原子以及与R²²和N‑R¹⁷所连接的苯环的碳原子一起形成未取代或取代的5、6或7员环；和/或R¹⁸和R¹⁹与R¹⁸所连接的氮原子以及与R¹⁹和N‑R¹⁸所连接的苯环的碳原子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彼此独立地选自氢、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、未取代或取代的C₁‑C₂₀烷基、未取代或取代的C₂‑C₂₀链烯基、未取代或取代的C₂‑C₂₀炔基、未取代或取代的C₇‑C₂₀芳烷基、未取代或取代的C₈‑C₂₀芳基链烯基、未取代或取代的C₈‑C₂₀芳基炔基、未取代或取代的C₆‑C₂₀芳基、未取代或取代的杂芳基、未取代或取代的杂环基、未取代或取代的C₄‑C₂₀环烷基、未取代或取代的C₅‑C₂₀环烯基和未取代或取代的C₆‑C₂₀环炔基，其中烷基，链烯基，炔基，或芳烷基、芳基链烯基或芳基炔基中的脂族结构部分未间隔或间隔有O、S、CO、NR¹⁴或其组合；R²⁵、R²⁶和R²⁷彼此独立地选自氢、未取代或取代的C₁‑C₂₀烷基、未取代或取代的C₂‑C₂₀链烯基、未取代或取代的C₂‑C₂₀炔基、未取代或取代的C₇‑C₂₀芳烷基、未取代或取代的C₈‑C₂₀芳基链烯基、未取代或取代的C₈‑C₂₀芳基炔基、未取代或取代的C₆‑C₂₀芳基、未取代或取代的杂芳基、未取代或取代的杂环基、未取代或取代的C₄‑C₂₀环烷基、未取代或取代的C₅‑C₂₀环烯基和未取代或取代的C₆‑C₂₀环炔基，其中烷基，链烯基，炔基，或芳烷基、芳基链烯基或芳基炔基中的脂族结构部分未间隔或间隔有O、S、CO、NR¹⁴或其组合；A为式A.1、A.2、A.3、A.4或A.5的基团：其中：#表示与式I化合物的其余部分的键，R²⁹、R³⁰、R³¹、R³²、R³³、R³⁴和R³⁵彼此独立地选自基团G、氢、卤素、OR³⁶、未取代或取代的C₁‑C₂₀烷基、未取代或取代的C₂‑C₂₀链烯基、未取代或取代的C₂‑C₂₀炔基、未取代或取代的C₇‑C₂₀芳烷基、未取代或取代的C₈‑C₂₀芳基链烯基、未取代或取代的C₈‑C₂₀芳基炔基、未取代或取代的C₆‑C₂₀芳基、未取代或取代的杂芳基、未取代或取代的杂环基、未取代或取代的C₅‑C₂₀环烷基、未取代或取代的C₅‑C₂₀环烯基和未取代或取代的C₆‑C₂₀环炔基，其中烷基，链烯基，炔基，或芳烷基、芳基链烯基或芳基炔基中的脂族结构部分未间隔或间隔有O、S、CO、NR¹⁴或其组合；条件是至少一个基团R²⁹、R³⁰、R³¹、R³²、R³³、R³⁴和R³⁵为基团G，其中：R³⁶为未取代或取代的C₁‑C₂₀烷基、未取代或取代的C₆‑C₂₀芳基、未取代或取代的杂芳基，其中烷基未间隔或间隔有O、S、CO、NR¹⁴或其组合；G选自‑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⁺、‑R²‑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‑CO‑NH‑OH、‑R²⁸‑S(＝O)₂NH‑OH、‑R²⁸‑NR¹⁴‑S(＝O)₂OH和‑R²⁸‑NR¹⁴‑S(＝O)₂O^‑Z⁺；其中：R²⁸为直接键、C₁‑C₂₀亚烷基、C₂‑C₄亚链烯基或C₆‑C₁₀亚芳基；Z⁺为有机或无机当量阳离子；Y^‑为BF₄^‑、PF₆^‑、SbF₆^‑、AsF₆^‑或选自Y.1、Y.2、Y.3、Y.4、Y.5和Y.6的氟化有机阴离子：其中：X为S(＝O)₂O^‑、O‑S(＝O)₂O^‑、COO^‑，Rf¹为卤素、未取代或取代的C₁‑C₂₀烷基、未取代或取代的卤代烷基、未取代或取代的C₂‑C₂₀链烯基、未取代或取代的卤代链烯基、未取代或取代的C₂‑C₂₀炔基、未取代或取代的卤代炔基、未取代或取代的C₇‑C₂₀芳烷基、未取代或取代的C₈‑C₂₀芳基链烯基、未取代或取代的C₈‑C₂₀芳基炔基、未取代或取代的C₆‑C₂₀芳基、未取代或取代的杂芳基、未取代或取代的杂环基、未取代或取代的C₄‑C₂₀环烷基、未取代或取代的C₅‑C₂₀环烯基和未取代或取代的C₆‑C₂₀环炔基，其中烷基，卤代烷基，链烯基，卤代链烯基，炔基，卤代炔基，或芳烷基、芳基链烯基或芳基炔基中的脂族结构部分未间隔或间隔有O、S、CO、NR¹⁴或其组合；Rf²、Rf³、Rf⁴、Rf⁵和Rf⁶独立地选自卤素、氢、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、未取代或取代的C₁‑C₂₀烷基、未取代或取代的C₂‑C₂₀链烯基、未取代或取代的C₂‑C₂₀炔基、未取代或取代的C₆‑C₂₀芳基、未取代或取代的杂芳基、未取代或取代的杂环基、未取代或取代的C₇‑C₂₀芳烷基、未取代或取代的C₈‑C₂₀芳基链烯基、未取代或取代的C₈‑C₂₀芳基炔基、未取代或取代的C₄‑C₂₀环烷基、未取代或取代的C₅‑C₂₀环烯基和未取代或取代的C₆‑C₂₀环炔基，其中烷基，链烯基，炔基，或芳烷基、芳基链烯基或芳基炔基中的脂族结构部分未间隔或间隔有O、S、CO、NR¹⁴或其组合；条件是至少一个基团Rf²、Rf³、Rf⁴、Rf⁵和Rf⁶为氟或C₁‑C₂₀氟代烷基，其中氟代烷基未间隔或间隔有O、S、NR¹⁴、CO或其组合；X¹、X²和X³彼此独立地选自S(＝O)₂和CO；Rf⁷、Rf^7＊、Rf⁸、Rf^8＊和Rf⁹彼此独立地选自未取代或取代的C₁‑C₂₀氟代烷基、C₆‑C₂₀氟代芳基，其中氟代烷基未间隔或间隔有O、S、NR¹⁴、CO或其组合；或者Rf⁷和Rf⁸一起为C₃‑C₆氟代烷基；Rf¹⁰、Rf¹¹、Rf¹²和Rf¹³彼此独立地选自氟、C₁‑C₂₀氟代烷基和C₆‑C₂₀氟代芳基；Rf¹⁴和Rf¹⁵一起为未取代的或被C₁‑C₆氟代烷基取代的C₃‑C₇氟代烷基；Rg为未取代或取代的C₁‑C₂₀烷基、未取代或取代的C₁‑C₂₀烷氧基、未取代或取代的C₆‑C₂₀芳基或未取代或取代的C₆‑C₂₀芳基‑O‑，其中烷基和烷氧基中的烷基结构部分未间隔或间隔有O、S、NR¹⁴、CO或其组合；条件是如果R¹⁷和R¹⁸二者为未取代或取代的芴，则Y^‑不为双三氟甲基磺酰亚胺根、C(SO₂CF₃)₃^‑、六氟锑酸根、BF₄^‑或PF₆^‑；和条件是如果A为式A.1.1c的基团，则Y^‑不为(C_nF_2n+1SO₂)₂N^‑，其中n为1‑18的整数