染料敏化的光电转换元件.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201380018637.7

申请日:

2013.03.29

公开号:

CN104246936A

公开日:

2014.12.24

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H01G 9/20申请公布日:20141224|||实质审查的生效IPC(主分类):H01G 9/20申请日:20130329|||公开

IPC分类号:

H01G9/20; H01L51/00; C09B23/10; C09B57/00

主分类号:

H01G9/20

申请人:

日本化药株式会社

发明人:

金子昌严; 紫垣晃一郎; 井上照久

地址:

日本东京

优先权:

2012.03.30 JP 2012-079355

专利代理机构:

中原信达知识产权代理有限责任公司 11219

代理人:

杨海荣;穆德骏

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内容摘要

一种光电转换元件,其通过以由式(1)表示的次甲基类染料负载氧化物半导体细粒薄膜而获得,所述薄膜是设置在基板上的。(在式(1)中,m表示1-5的整数;l和n中的每一者表示0-6的整数;j和k中的每一者表示0-3的整数;X和Y中的每一者表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基等;Z1、Z2和Z3中的每一者表示氧原子、硫原子等;A1、A2、A3、A5和A6中的每一者表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基等;A4表示氢原子、脂族烃残基等;A7、A8、A9和A10中的每一者表示氢原子、脂族烃残基等;R1表示具有特殊结构的基团、有机金属络合物残基等;并且R2表示氢原子、脂族烃残基、有机金属络合物残基等。)

权利要求书

1.  一种光电转换装置,其包含在设置于基板上的氧化物半导体细粒薄膜上负载的由下式(1)表示的次甲基染料:

其中m表示1至5的整数,l和n各自表示0至6的整数,并且j和k各自表示0至3的整数;X和Y各自独立地表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基、羧基、磷酸基、磺酸基、氰基、酰基、酰胺基、烷氧羰基或磺酰基苯基,并且X与Y可以键合形成环;Z1、Z2和Z3各自独立地表示氧原子、硫原子、硒原子或NR11;R11表示氢原子、芳族残基或脂族烃残基;当m、j和k中的至少一者表示2以上并且所存在的Z1、Z2和Z3中任一者的量大于一个时,所述大于一个的Z1、Z2和Z3中的每一者可以彼此相同或不同;A1、A2、A3、A5和A6各自独立地表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基、氰基、卤素原子、碳酰胺基、酰胺基、烷氧基、芳氧基、烷氧羰基、芳基羰基或酰基;当l和n中的至少一者表示2以上并且所存在的A2、A3、A5和A6中任一者的量大于一个时,所述大于一个的A2、A3、A5和A6中的每一者可以彼此相同或不同;当l不表示0时,A1、A2和A3中的至少两者可以键合形成环;A4表示氢原子、脂族烃残基、氰基、卤素原子、碳酰胺基、烷氧基、酰胺基、烷氧羰基或酰基;当m表示2以上并且所存在的A4的量大于一个时,所述大于一个的A4中的每一者可以彼此相同或不同;A7、A8、A9和A10各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、氰基、卤素原子、碳酰胺基、烷氧基、烷氧羰基或酰基;当j或k中的至少任一者表示2以上并且所存在的A7、A8、A9和A10中任一者的量大于一个时,所述大于一个的A7、A8、A9和A10中的每一者可以彼此相同或不同;R1表示有机金属络合物残基或由下式(3001)或(3003)表示的基团:

其中R12、R13、R14和R15各自独立地表示氢原子、芳族残基或脂族烃残基;R16、R17、R18和R19各自独立地表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基、氰基、酰基、酰胺基、烷氧基、烷氧羰基或磺酰基苯基;R2表示由所述式(3001)或(3003)表示的基团、氢原子、脂族烃残基或有机金属络合物残基;当m表示2以上并且所存在的R1的量大于一个时,所述大于一个的R1中的每一者可以彼此相同或不同;并且当n不表示0时,A5、A6和R2中的至少两者可以键合形成环。

2.
  根据权利要求1所述的光电转换装置,其中式(1)中的m表示1至3。

3.
  根据权利要求2所述的光电转换装置,其中式(1)中的m表示1。

4.
  根据权利要求1所述的光电转换装置,其中式(1)中的Z1至Z3表示硫原子。

5.
  根据权利要求1所述的光电转换装置,其中式(1)中的l和n表示0。

6.
  根据权利要求5所述的光电转换装置,其中式(1)中的k表示0。

7.
  根据权利要求1所述的光电转换装置,其中式(1)中的X和Y之一表示羧基并且另一个表示羧基、氰基或酰基。

8.
  根据权利要求7所述的光电转换装置,其中式(1)中的X和Y之一表示羧基并且另一个表示氰基。

9.
  根据权利要求1所述的光电转换装置,其中式(1)中的X和Y键合形成环结构。

10.
  根据权利要求9所述的光电转换装置,其中式(1)中通过X和Y键合形成的环结构由下式(2001)至(2044)中任一者表示:

其中符号*表示式(1)中的X和Y所键合的碳原子。

11.
  根据权利要求10所述的光电转换装置,其中通过X和Y键合形成的环结构具有羧基作为取代基。

12.
  根据权利要求11所述的光电转换装置,其中式(1)中通过X和 Y键合形成的环结构由式(2007)或(2012)表示。

13.
  根据权利要求1所述的光电转换装置,其中式(1)中的A1至A10表示氢原子。

14.
  根据权利要求1所述的光电转换装置,其中
式(1)中的R1表示由式(3001)表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,或者
式(1)中的R1表示由式(3003)表示的基团,其中R14和R15表示苯基或由式(3001)表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,并且R16至R19各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷氧基。

15.
  根据权利要求14所述的光电转换装置,其中式(1)中的R1表示由下式(3101)至(3114)中任一者表示的基团:


16.
  根据权利要求15所述的光电转换装置,其中式(1)中的R1表示由式(3102)、(3103)、(3107)、(3108)、(3110)、(3111)、(3113)或(3114)表示的基团。

17.
  根据权利要求16所述的光电转换装置,其中式(1)中的R1表示由式(3103)或(3107)表示的基团。

18.
  根据权利要求1所述的光电转换装置,其中
式(1)中的R2表示由式(3001)表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,或者
式(1)中的R2表示由式(3003)表示的基团,其中R14和R15表示苯 基或由式(3001)表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,并且R16至R19各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷氧基。

19.
  根据权利要求18所述的光电转换装置,其中式(1)中的R2表示由权利要求15中的式(3101)至(3114)中任一者表示的基团。

20.
  根据权利要求19所述的光电转换装置,其中式(1)中的R2表示由式(3107)、(3108)、(3110)、(3111)、(3113)或(3114)表示的基团。

21.
  根据权利要求20所述的光电转换装置,其中式(1)中的R2表示由式(3107)或(3111)表示的基团。

22.
  根据权利要求1所述的光电转换装置,其中由式(1)表示的所述次甲基染料是由下式(179)至(500)中任一者表示:



23.
  一种太阳能电池,配备有根据权利要求1至22中任一项所述的光电转换装置。

24.
  一种次甲基化合物,由权利要求1中的式(1)表示。

说明书

染料敏化的光电转换元件
技术领域
本发明涉及光电转换装置,其具有由有机染料敏化的半导体细粒薄膜,以及使用所述装置的太阳能电池。更具体地,本发明涉及光电转换装置,其包含负载在氧化物半导体细粒薄膜上的具有特定结构的次甲基化合物(染料),以及利用所述装置的太阳能电池。
背景技术
利用太阳光的太阳能电池作为将取代化石燃料如石油或煤的能源而引起关注。目前,已在积极开发和研究使用结晶或无定形硅的硅太阳能电池以及使用镓、砷等的化合物半导体太阳能电池。然而,这种太阳能电池的制造需要高能量和高成本,因此具有难以普遍使用的问题。另外,还已知使用由染料敏化的半导体细粒的光电转换装置以及使用所述装置的太阳能电池,并且用于制备所述装置的材料和制造技术已公开(参见专利文献1、非专利文献1和非专利文献2)。这种光电转换装置引起了关注,因为其用相对廉价的氧化物半导体如二氧化钛制造,以使所述装置的制造成本可能低于使用硅等的常规太阳能电池,并且所制造的太阳能电池比常规太阳能电池更加多彩。然而,用作敏化染料以提供转换效率高的装置的钌络合物本身是昂贵的,并且还就其稳定供应来说仍有问题。另一方面,已经尝试使用有机染料作为敏化染料,但是实际上尚未使用利用所述有机染料的光电转换装置,因为其诸如低转换效率、稳定性和耐久性的问题尚未得到充分解决,并且期望转换效率有进一步提高(参见专利文献2)。
引用列表
专利文献
专利文献1:JP 2664194B
专利文献2:WO 2002/011213
非专利文献
非专利文献1:B.O'Regan和M.Graetzel Nature(自然),第353卷,第737页(1991)
非专利文献2:M.K.Nazeeruddin、A.Kay,I.Rodicio,R.Humphry-Baker、E.Muller、P.Liska、N.Vlachopoulos、M.Graetzel,J.Am.Chem.Soc.(美国化学学会志),第115卷,第6382页(1993)
发明内容
技术问题
已经要求开发一种使用由有机染料敏化的氧化物半导体细粒的光电转换装置,所述光电转换装置使用廉价的有机染料,并且稳定、转换效率高且实用性高。
问题的解决方法
本发明人已经进行深入的研究以解决上述问题,并由此发现当通过使用具有特定结构的次甲基染料以敏化半导体细粒薄膜而制造光电转换装置时,获得了稳定并且转换效率高的光电转换装置,从而完成了本发明。
也就是说,本发明涉及:
(1)一种光电转换装置,其包含在设置于基板上的氧化物半导体细粒薄膜上负载的由下式(1)表示的次甲基染料:

其中m表示1至5的整数,l和n各自表示0至6的整数,并且j和k各自表示0至3的整数;X和Y各自独立地表示氢原子、芳族残 基、脂族烃残基、羧基、磷酸基、磺酸基、氰基、酰基、酰胺基、烷氧羰基或磺酰基苯基,并且X和Y可以键合形成环;Z1、Z2和Z3各自独立地表示氧原子、硫原子、硒原子或NR11;R11表示氢原子、芳族残基或脂族烃残基;当m、j和k中的至少一者表示2以上并且所存在的Z1、Z2和Z3中任一者的量大于一个时,所述大于一个的Z1、Z2和Z3中的每一者可以彼此相同或不同;A1、A2、A3、A5和A6各自独立地表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基、氰基、卤素原子、碳酰胺(carbonamide)基、酰胺基、烷氧基、芳氧基、烷氧羰基、芳基羰基或酰基;当l和n中的至少一者表示2以上并且所存在的A2、A3、A5和A6中任一者的量大于一个时,所述大于一个的A2、A3、A5和A6中的每一者可以彼此相同或不同;当l不表示0时,A1、A2和A3中的至少两者可以键合形成环;A4表示氢原子、脂族烃残基、氰基、卤素原子、碳酰胺基、烷氧基、酰胺基、烷氧羰基或酰基;当m表示2以上并且所存在的A4的量大于一个时,所述大于一个的A4中的每一者可以彼此相同或不同;A7、A8、A9和A10各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、氰基、卤素原子、碳酰胺基、烷氧基、烷氧羰基或酰基;当j或k中的至少任一者表示2以上并且所存在的A7、A8、A9和A10中任一者的量大于一个时,所述大于一个的A7、A8、A9和A10中的每一者可以彼此相同或不同;R1表示有机金属络合物残基或由下式(3001)或(3003)表示的基团:

其中R12、R13、R14和R15各自独立地表示氢原子、芳族残基或脂族烃残基;R16、R17、R18和R19各自独立地表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基、氰基、酰基、酰胺基、烷氧基、烷氧羰基或磺酰基苯基;R2表示由式(3001)或(3003)表示的基团、氢原子、脂族烃残基或有机金属络合物残基;当m表示2以上并且所存在的R1的量大于一个时,所 述大于一个的R1中的每一者可以彼此相同或不同;并且当n不表示0时,A5、A6和R2中的至少两者可以键合形成环。
(2)根据(1)的光电转换装置,其中式(1)中的m表示1至3;
(3)根据(2)的光电转换装置,其中式(1)中的m表示1;
(4)根据(1)的光电转换装置,其中式(1)中的Z1至Z3表示硫原子;
(5)根据(1)的光电转换装置,其中式(1)中的l和n表示0;
(6)根据(5)的光电转换装置,其中式(1)中的k表示0;
(7)根据(1)的光电转换装置,其中式(1)中的X和Y之一表示羧基并且另一个表示羧基、氰基或酰基;
(8)根据(7)的光电转换装置,其中式(1)中的X和Y之一表示羧基并且另一个表示氰基;
(9)根据(1)的光电转换装置,其中式(1)中的X和Y键合形成环结构;
(10)根据(9)的光电转换装置,其中式(1)中通过X和Y键合形成的环结构由下式(2001)至(2044)中任一者表示:

其中符号*表示式(1)中的X和Y所键合的碳原子;
(11)根据(10)的光电转换装置,其中通过X和Y键合形成的环结构具有羧基作为取代基;
(12)根据(11)的光电转换装置,其中式(1)中通过X和Y键合形成的环结构由式(2007)或(2012)表示;
(13)根据(1)的光电转换装置,其中式(1)中的A1至A10表示氢原 子;
(14)根据(1)的光电转换装置,其中式(1)中的R1表示由式(3001)表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,或者式(1)中的R1表示由式(3003)表示的基团,其中R14和R15表示苯基或由式(3001)表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,并且R16至R19各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷氧基;
(15)根据(14)的光电转换装置,其中式(1)中的R1表示由下式(3101)至(3114)中任一者表示的基团;

(16)根据(15)的光电转换装置,其中式(1)中的R1表示由式(3102)、(3103)、(3107)、(3108)、(3110)、(3111)、(3113)或(3114)表示的基团;
(17)根据(16)的光电转换装置,其中式(1)中的R1表示由式(3103) 或(3107)表示的基团;
(18)根据(1)的光电转换装置,其中式(1)中的R2表示由式(3001)表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,或者式(1)中的R2表示由式(3003)表示的基团,其中R14和R15表示苯基或由式(3001)表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,并且R16至R19各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷氧基;
(19)根据(18)的光电转换装置,其中式(1)中的R2表示由(15)中所述的式(3101)至(3114)中任一者表示的基团;
(20)根据(19)的光电转换装置,其中式(1)中的R2表示由式(3107)、(3108)、(3110)、(3111)、(3113)或(3114)表示的基团;
(21)根据(20)的光电转换装置,其中式(1)中的R2表示由式(3107)或(3111)表示的基团;
(22)根据(1)的光电转换装置,其中由式(1)表示的次甲基染料是由下式(179)至(500)中任一者表示


(23)一种太阳能电池,其包含根据(1)至(22)中任一项的光电转换装置;以及
(24)由(1)中的式(1)表示的次甲基化合物。
本发明的有益效果
具有特定结构的次甲基染料使得提供转换效率高并且稳定性高的太阳能电池成为可能。
具体实施方式
在下文中,将详述本发明。
本发明的光电转换装置包含在设置于基板上的氧化物半导体细粒薄膜上负载的由式(1)表示的次甲基染料。由式(1)表示的次甲基染料的特征在于在特定位置的R1表示特定的基团或有机金属络合物,并且与包含其中R1既不表示特定基团又不表示有机金属络合物的次甲基染料,或包含除由式(1)表示的次甲基染料以外的染料的光电转换装置相比,具备负载该有次甲基染料的氧化物半导体细粒薄膜的光电转换装置可有效地转换光。在下文中描述式(1)。

在式(1)中,m表示1至5的整数、优选1至3、更优选1至2、进一步优选1。
在式(1)中,l表示0至6的整数、优选0。
在式(1)中,n表示0至6的整数、优选0。
在式(1)中,j表示0至3的整数、优选1至3、更优选1至2。
在式(1)中,k表示0至3的整数、优选0。
在式(1)中,X和Y各自独立地表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基、羧基、磷酸基、磺酸基、氰基、酰基、酰胺基、烷氧羰基或磺酰基苯基。
由式(1)中的X和Y表示的芳族残基是指其中一个氢原子已从芳族环或包含芳族环的稠环除去所得的基团,并且芳族残基可以具有取代基。芳族环的具体实例包括芳烃环如苯、萘、蒽、菲、芘、苝和三联并苯(terrylene),杂芳族环如茚、茂并芳庚、吡啶、吡嗪、嘧啶、吡唑、吡唑烷、噻唑烷、噁唑烷、吡喃、色烯、吡咯、吡咯烷、苯并咪唑、咪唑啉、咪唑烷、咪唑、三唑、三嗪、二唑、二氢吲哚、噻吩、噻吩并噻吩、呋喃、噁唑、噁二唑、噻嗪、噻唑、吲哚、苯并噻唑、苯并噻二唑、萘并噻唑、苯并噁唑、萘并噁唑、假吲哚、苯并假吲哚、喹啉和喹唑啉,以及稠芳族环如芴和咔唑,并且优选为其中一个氢原子已从芳族环或包含芳族环的稠环除去的具有4至20个碳原子的基团。
由X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基不受特别限制,但是其实例包括磺酸基、氨磺酰基、氰基、异氰基、硫氰基、异硫氰基、硝基、亚硝酰基、卤素原子、羟基、磷酸基、磷酸酯基、取代或未取代的氨基、巯基、酰胺基、烷氧基、芳氧基、羧基、氨基甲酰基、酰基、醛基,和取代的羰基如烷氧羰基和芳基羰基,以及芳族残基和脂族烃残基。
作为芳族残基可以具有的取代基的卤素原子包括氟、氯、溴和碘原子,并且优选溴原子和氯原子。
作为芳族残基可以具有的取代基的磷酸酯基包括磷酸(C1-C4)烷基酯基,并且具体的优选实例是磷酸甲酯、磷酸乙酯、磷酸正丙酯和 磷酸正丁酯。
作为芳族残基可以具有的取代基的取代或未取代的氨基包括氨基、烷基取代的氨基如单甲氨基或二甲氨基、单乙氨基或二乙氨基和单(正丙基)氨基或二(正丙基)氨基,芳族取代的氨基如单苯氨基或二苯氨基和单萘氨基或二萘氨基,以一个烷基和一个芳族残基取代的氨基如单烷基单苯基氨基、苯甲基氨基、乙酰氨基和苯基乙酰氨基。
作为芳族残基可以具有的取代基的巯基包括巯基和烷基巯基,并且具体地包括C1至C4烷基巯基如甲基巯基、乙基巯基、正丙基巯基、异丙基巯基、正丁基巯基、异丁基巯基、仲丁基巯基和叔丁基巯基或苯基巯基。
作为芳族残基可以具有的取代基的酰胺基包括酰胺基、乙酰胺基和烷基酰胺基,并且具体实例优选地包括酰胺基、乙酰胺基、N-甲基酰胺基、N-乙基酰胺基、N-(正丙基)酰胺基、N-(正丁基)酰胺基、N-异丁基酰胺基、N-(仲丁基酰胺)基、N-(叔丁基)酰胺基、N,N-二甲基酰胺基、N,N-二乙基酰胺基、N,N-二(正丙基)酰胺基、N,N-二(正丁基)酰胺基、N,N-二异丁基酰胺基、N-甲基乙酰胺基、N-乙基乙酰胺基、N-(正丙基)乙酰胺基、N-(正丁基)乙酰胺基、N-异丁基乙酰胺基、N-(仲丁基)乙酰胺基、N-(叔丁基)乙酰胺基、N,N-二甲基乙酰胺基、N,N-二乙基乙酰胺基、N,N-二(正丙基)乙酰胺基、N,N-二(正丁基)乙酰胺基和N,N-二异丁基乙酰胺基,以及芳基酰胺基,特别优选地包括苯基酰胺基、萘基酰胺基、苯基乙酰胺基和萘基乙酰胺基。
作为芳族残基可以具有的取代基的烷氧基包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基和叔丁氧基。
作为芳族残基可以具有的取代基的芳氧基包括苯氧基和萘氧基。
作为芳族残基可以具有的取代基的酰基的实例包括具有1至10个碳原子的烷基羰基、和芳基羰基,优选地包括具有1至4个碳原子的烷基羰基,并且具体地包括乙酰基、丙酰基、三氟甲基羰基、五氟乙基羰基、苯甲酰基和萘甲酰基。
作为芳族残基可以具有的取代基的烷氧羰基的实例包括具有1至10个碳原子的烷氧羰基。其具体实例包括甲氧羰基、乙氧羰基、正丙氧羰基、异丙氧羰基、正丁氧羰基、异丁氧羰基、仲丁氧羰基、叔丁氧羰基、正戊氧羰基、正己氧羰基、正庚氧羰基、正壬氧羰基和正癸氧羰基。
作为芳族残基可以具有的取代基的芳基羰基的实例包括芳基和羰基相连的基团,如二苯甲酮和萘基甲酮。
作为芳族残基可以具有的取代基的芳族残基包括与由式(1)中的X和Y表示的芳族残基的部分中所提及的那些相同的芳族残基。
作为芳族残基可以具有的取代基的脂族烃残基包括饱和或不饱和的直链、支链或环状烷基,并且该脂族烃残基可以具有取代基。脂族烃残基优选是饱和烷基并且更优选饱和直链烷基。另外,脂族烃残基中的碳原子数优选为1至36、更优选1至18,并且进一步优选1至8。这种脂族烃残基的具体实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、环己基、乙烯基、丙烯基、戊炔基、丁烯基、己烯基、己二烯基、异丙烯基、异己烯基、环己烯基、环戊二烯基、乙炔基、丙炔基、戊炔基、己炔基、异己炔基和环己炔基。另外,环状烷基的实例包括具有3至8个碳原子的环烷基。特别优选具有1至8个碳原子的直链烷基。
作为芳族残基可以具有的取代基的芳族残基、脂族烃残基、酰胺基、酰基、烷氧基、芳氧基、芳基羰基和烷氧羰基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。
由式(1)中的X和Y表示的芳族残基优选为具有选自以下的至少一个或多个成员作为取代基的芳族残基:羧基、羟基、磷酸基、磺酸基和这些酸基的盐,并且更优选地为由下式(1001)至(1033)中任一者表示的芳族残基。

由式(1)中的X和Y表示的脂族烃残基包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的脂族烃残基相同的脂族烃残基。所述脂族烃残基可以具有取代基,并且所述取代基 包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。
由式(1)中的X和Y表示的酰基包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的酰基相同的酰基。所述酰基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。
由式(1)中的X和Y表示的酰胺基包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的酰胺基。所述酰胺基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的酰胺基相同的取代基。
由式(1)中的X和Y表示的烷氧羰基包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的烷氧羰基相同的烷氧羰基。所述烷氧羰基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。
另外,式(1)中的X和Y可以键合形成环。所述环可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。通过X和Y键合形成的环结构的具体实例包括由下式(2001)至(2044)表示的环,并且其中,优选其中环结构具有羧基作为取代基的环、特别优选的环是其中环结构为由(2007)或(2012)表示的环,并且极优选由(2007)表示的环。

式(2001)至(2044)中的符号*表示式(1)中的X和Y所键合的碳原子。
式(1)中的X和Y优选以下(i)至(iii)中任一者:
(i)优选地,X和Y各自独立地表示羧基、磷酸基、氰基或酰基,更优选地,X和Y各自独立地表示羧基、氰基或酰基,进一步优选地, X和Y之一表示羧基并且另一个表示羧基、氰基或酰基,并且特别优选地,X和Y之一表示羧基并且另一个表示氰基;
(ii)优选地,X和Y中的至少任一者表示具有选自以下的至少一个或多个成员作为取代基的芳族残基:羧基、羟基、磷酸基、磺酸基和这些酸基的盐,并且更优选地,所述芳族残基为由式(1001)至(1033)中任一者表示的芳族残基;并且
(iii)优选地,X和Y键合形成环结构,更优选地,所述环结构由式(2001)至(2044)中任一者表示,进一步优选地,所述环结构具有羧基作为取代基,特别优选地,所述环结构由(2007)或(2012)表示,并且最优选地,所述环结构由式(2007)表示。
式(1)中的Z1、Z2和Z3各自独立地表示氧原子、硫原子、硒原子或NR11,并且R11表示氢原子、芳族残基或脂族烃残基。
由R11表示的芳族残基包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的芳族残基。
由R11表示的脂族烃残基包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的脂族烃残基相同的脂族烃残基。
由R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有取代基,并且所述取代基的具体实例包括氨磺酰基、氰基、异氰基、硫氰基、异硫氰基、硝基、亚硝酰基、卤素原子、磷酸酯基、取代或未取代的氨基、酰胺基、烷氧基、芳氧基、氨基甲酰基、酰基和醛基,和取代的羰基如烷氧羰基和芳基羰基,以及芳族残基和脂族烃残基。
作为由R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的卤素原子、磷酸酯基、取代或未取代的氨基、酰胺基、烷氧基、芳氧基、酰基、烷氧羰基、芳基羰基和脂族烃残基包括与在由式(1)中的X和Y 表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的基团。
作为由R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的芳族残基包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基的部分中所提及的那些相同的芳族残基。
当式(1)中的m、j和k中至少任一者表示2以上并且所存在的Z1、Z2和Z3中任一者的量大于一个时,所述大于一个的Z1、Z2和Z3中的每一者可以彼此相同或不同。
式(1)中的Z1、Z2和Z3各自独立地优选表示氧原子、硫原子和硒原子,更优选硫原子。
A1、A2、A3、A5和A6各自独立地表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基、氰基、卤素原子、碳酰胺基、酰胺基、烷氧基、芳氧基、烷氧羰基、芳基羰基或酰基。
由A1、A2、A3、A5和A6表示的芳族残基包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基的情况下相同的芳族残基。
由A1、A2、A3、A5和A6表示的脂族烃残基、卤素原子、酰胺基、烷氧基、芳氧基、烷氧羰基、芳基羰基和酰基各自包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的基团。
由A1、A2、A3、A5和A6表示的芳族残基、脂族烃残基、酰胺基、烷氧基、芳氧基、烷氧羰基、芳基羰基和酰基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式(1)中的R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。
当式(1)中的l和n中的至少一者表示2以上并且所存在的A2、A3、A5和A6中任一者的量大于一个时,所述大于一个的A2、A3、A5和A6中的每一者可以彼此相同或不同。
当l不表示0时,A1、A2和A3中的至少两者可以键合形成环。
由A1、A2和A3形成的环包括不饱和烃环或杂环。
不饱和烃环的实例包括苯、萘、蒽、菲、芘、茚、茂并芳庚、芴、环丁烯、环己烯、环戊烯、环己二烯和环戊二烯,并且杂环的实例包括吡喃、吡啶、吡嗪、哌啶、二氢吲哚、噁唑、噻唑、噻二唑、噁二唑、吲哚、苯并噻唑、苯并噁唑、喹啉、咔唑和苯并吡喃。其中,优选苯、环丁烯、环戊烯和环己烯。
这种不饱和烃环和杂环可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式(1)中的R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。
当由选自A1、A2和A3的至少两个成员形成的杂环具有取代基如羰基或硫羰基时,这个取代基可为环酮或环硫酮,并且这个环可以进一步具有取代基。在这种情况下的取代基包括与在由式(1)中的R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。
其中,式(1)中的A1、A2、A3、A5和A6各自独立地优选表示氢原子或脂族烃残基,更优选氢原子。
式(1)中的A4表示氢原子、脂族烃残基、氰基、卤素原子、碳酰胺基、烷氧基、酰胺基、烷氧羰基或酰基。
由A4表示的脂族烃残基、卤素原子、烷氧基、酰胺基、烷氧羰基和酰基包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的基团。
由A4表示的脂族烃残基、烷氧基、酰胺基、烷氧羰基和酰基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式(1)中的R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。
当m表示2以上并且所存在的A4的量大于一个时,所述大于一个的A4中的每一者可以彼此相同或不同。
式(1)中的A4优选为氢原子或脂族烃残基,并且更优选氢原子。
式(1)中的A7、A8、A9和A10各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、氰基、卤素原子、碳酰胺基、烷氧基、烷氧羰基或酰基。
由A7、A8、A9和A10表示的脂族烃残基、卤素原子、烷氧基、烷氧羰基和酰基包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的基团。
由A7、A8、A9和A10表示的脂族烃残基、烷氧基、烷氧羰基和酰基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式(1)中的R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。
当j或k中至少任一者表示2以上并且所存在的A7、A8、A9和A10中任一者的量大于一个时,所述大于一个的A7、A8、A9和A10中的每一者可以彼此相同或不同。
式(1)中A7、A8、A9和A10各自独立地表示氢原子或脂族烃残基,更优选氢原子。
式(1)中的R1各自独立地表示由下式(3001)或(3003)表示的基团,或有机金属络合物残基。

式(3001)至(3003)中的R12、R13、R14和R15各自独立地表示氢原子、芳族残基或脂族烃残基。R16、R17、R18和R19各自独立地表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基、氰基、酰基、酰胺基、烷氧基、烷氧羰基或磺酰基苯基。
由R12、R13、R14和R15表示的芳族残基包括与由式(1)中的X和Y表示的芳族残基的部分中所提及的那些相同的芳族残基。
由R12、R13、R14和R15表示的脂族烃残基包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的脂族烃残基相同的脂族烃残基。
由R12、R13、R14和R15表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式(1)中的R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。
式(3001)中的R12和R13各自独立地优选表示氢原子或脂族烃残 基,各自独立地更优选地为氢原子或具有1至18个碳原子的烷基、进一步优选具有1至8个碳原子的烷基、特别优选具有1至8个碳原子的直链烷基。
式(3003)中的R14和R15各自独立地优选表示芳族残基,各自独立地更优选地表示苯基或由式(3001)表示的基团,并且进一步优选地表示相同苯基或由式(3001)表示的相同基团。此处,由R14和R15表示的式(3001)所示基团中的R12和R13与上述相同并且优选基团也为与上述相同的基团。
由R16、R17、R18和R19表示的芳族残基包括与由式(1)中的X和Y表示的芳族残基的部分中所提及的那些相同的芳族残基。
由R16、R17、R18和R19表示的脂族烃残基、酰基、酰胺基、烷氧基和烷氧羰基包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的基团。
由R16、R17、R18和R19表示的芳族残基、脂族烃残基、酰基、酰胺基、烷氧基、烷氧羰基和磺酰基苯基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式(1)中的R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。
式(3003)中的R16、R17、R18和R19各自独立地表示氢原子或烷氧基、更优选氢原子或具有1至4个碳原子的烷氧基、进一步优选氢原子。
由R1表示的有机金属络合物残基包括有机金属络合物,或其中一个氢原子已从键合于有机金属络合物的取代基除去的有机金属络合物,并且这种有机金属络合化合物包括二茂铁、二茂钌、二茂钛、二茂锆、卟啉、酞菁和联吡啶络合物。有机金属络合物残基可以具有取 代基,并且所述取代基包括与在由式(1)中的R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。
当m表示2以上并且所存在的R1的量大于一个时,所述大于一个的R1中的每一者可以彼此相同或不同。
更优选地,式(1)中的R1表示由式(3001)表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,或式(1)中的R1表示由式(3003)表示的基团,其中R14和R15表示苯基或由式(3001)表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,并且R16至R19各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷氧基,并且进一步优选地,式(1)中的R1表示由式(3001)表示的基团,其中R12和R13表示具有1至8个碳原子的烷基,或式(1)中的R1表示由式(3003)表示的基团,其中R14和R15表示苯基,并且R16至R19各自表示氢原子。
更具体地,R1优选地表示由下式(3101)至(3119)中任一者表示的基团,更优选地表示由下式(3101)至(3114)中任一者表示的基团,进一步优选地表示由下式(3102)、(3103)、(3107)、(3108)、(3110)、(3111)、(3113)或(3114)表示的基团,特别优选地表示由下式(3103)、(3107)或(3111)表示的基团,并且最优选地表示由下式(3103)或(3107)表示的基团。

式(1)中的R2表示由式(3001)或(3003)表示的基团、氢原子、脂族烃残基或有机金属络合物残基。
由R2表示的脂族烃残基包括与在由式(1)中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的脂族烃残基相同的脂族烃残基。
由R2表示的式(3001)和式(3003)中的R12至R19包括与在由R1表示的式(3001)和式(3003)的部分中提及的那些相同的基团,并且优选基团也为与在由R1表示的式(3001)和式(3003)的部分中提及的那些相同的基团。
由R2表示的有机金属络合物残基包括与由R1表示的有机金属络合物残基的部分中所提及的那些相同的有机金属络合物残基。
当n不表示0时,选自A5、A6和R2的至少两个成员可以键合形成环。
通过A5、A6和R2形成的环可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式(1)中的R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。
更优选地,式(1)中的R2表示由式(3001)表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,或式(1)中的R2表示由式(3003)表示的基团,其中R14和R15表示苯基或由式(3001)表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,并且R16至R19各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷氧基。进一步优选地,式(1)中的R2表示由式(3003)表示的基团,其中R14和R15表示苯基,并且R16至R19各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷氧基,或式(1)中的R2表示由式(3003)表示的基团,其中R14和R15表示由式(3001)表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,并且R16至R19各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷氧基。
更具体地,式(1)中的R2优选地表示由式(3101)至(3119)中任一者表示的基团,更优选地表示由式(3101)至(3114)中任一者表示的基团,进一步优选地表示由式(3102)、(3103)、(3107)、(3108)、(3110)、(3111)、 (3113)或(3114)表示的基团,特别优选地表示由式(3103)、(3107)或(3111)表示的基团,并且最优选由式(3107)或(3111)表示的基团。
当由式(1)表示的次甲基染料具有酸基如羧基、磷酸基、羟基和磺酸基作为取代基时,每一基团可形成盐并且所述盐的实例包括与碱金属如锂、钠或钾,或碱土金属如镁或钙形成的盐,或与有机碱形成的盐,例如季铵盐如四甲基铵、四丁基铵、吡啶鎓盐、咪唑鎓盐、哌嗪鎓盐或哌啶鎓盐。
由式(1)表示的次甲基染料可以具有结构异构体如顺式异构体、反式异构体或外消旋混合物而不受特别限制,并且所有这些异构体和混合物都可在本发明中有利地用作感光染料。
式(1)中的m、l、n、j、k、X、Y、Z1至Z3、A1至A10和R1至R2的优选组合为上述m、l、n、j、k、X、Y、Z1至Z3、A1至A10和R1至R2中每一者的优选的组合,并且如下为更优选的组合。
也就是说,l和n表示0,m和j表示1至3,k表示0至2,Z1、Z2和Z3各自独立地表示氧原子、硫原子、硒原子、氨基、N-甲氨基或N-苯基氨基,R1和R2表示由式(3101)至(3119)中任一者表示的基团,X表示选自羧基、磷酸基和氰基的基团,Y表示氢原子、氰基、羧基、乙酰基、三氟乙酰基和磺酰基苯基中任一者(前提条件是在这种情况下,X和Y中任一者表示羧基),或X和Y之一表示由式(1001)至(1033)中任一者表示的基团并且另一个表示氢原子或氰基,或X和Y形成环,其中所述环为选自由式(2001)至(2044)表示的基团的基团,并且A1、A4和A7至A10各自独立地表示氢原子、氯原子、氰基或具有1至36个碳原子的烷基。
特别优选的组合如下:m表示1至3,l和n表示0,j表示1至3,k表示0,Z1和Z2表示硫原子,R1和R2各自独立地表示由式(3103)、 (3107)或(3111)表示的基团,X和Y之一表示羧基并且另一个表示氰基,或通过X和Y键合形成的环是由式(2007)表示的基团,并且A1、A4和A7至A8各自独立地表示氢原子、氯原子、氰基或具有1至18个碳原子的烷基。
最优选组合如下:m表示1至3,l和n表示0,j表示1至3,k表示0,Z1和Z2表示硫原子,R1表示由式(3103)或(3107)表示的基团,R2表示由式(3107)或(3111)表示的基团,X和Y之一表示羧基并且另一个表示氰基,或通过X和Y键合形成的环是由式(2007)表示的基团,A1和A4表示氢原子,并且A7和A8表示氢原子。
如由式(1001)至(1017)、(1019)和(1020)表示,可以在分子间或分子内形成用于中和氮原子的正电荷的反离子。分子间形成的优选反离子的实例包括碘、高氯酸、双(三氟甲基磺酰亚胺)、三(三氟甲基磺酰基甲烷)、六氟化锑酸盐和四氟硼酸的各自阴离子。分子内形成的优选反离子的实例包括乙酸-2-基、丙酸-3-基和磺基乙-2-基的各阴离子,其键合于具有正电荷的氮原子。
可通过例如下文所示的反应式制备由式(1)表示的次甲基染料,但是本发明不限于这种合成法。使化合物(3)和硼酸(4)彼此反应以产生化合物(5)。用N-碘代丁二酰亚胺处理化合物(5)以提供化合物(6)。然后,使化合物(6)和硼酸(7)彼此反应以诱导得到化合物(8),并且使化合物(8)进一步与硼酸(9)反应以提供羰基化合物(10)。如有必要,那么使化合物(10)和具有活性亚甲基的由式(11)表示的化合物在碱性催化剂如氢氧化钠、甲醇钠、乙酸钠、二乙胺、三乙胺、哌啶、哌嗪或二氮杂双环十一碳烯存在下,在溶剂例如醇如甲醇、乙醇、异丙醇和丁醇,非质子性极性溶剂如二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮、甲苯、乙酸酐和乙腈中,在20℃至180℃、优选50℃至150℃下缩合,从而提供由式(1)表示的次甲基化合物(染料)。当具有活性亚甲基的化合物(11)在反应中具有酯基时,还可能通过在缩合反应之后进行水解等获得相应的羧酸 衍生物。

另外,当采用由其中l表示0的式(1)表示的次甲基染料时,不进 行化合物(3)与硼酸(4)的反应,并且可使用以下化合物(5')以代替化合物(5)以进行相同的合成。

另外,当采用由其中n表示0且R2表示氢原子或脂族烃残基的式(1)表示的次甲基染料时,可使用以下化合物(3')以代替化合物(3)以合成化合物(5″),并且可使用这种化合物(5″)以代替化合物(8),从而合成相应的化合物(1)。

表1至表4中示出由式(1-1)表示的次甲基染料的具体实例(其中式(1)中的j和k表示0的次甲基染料)。在每一表中,Ph是指苯基。指定为(1001)至(1033)的那些分别对应于上式(1001)至(1033)。指定为(2001)至(2044)的那些表示通过X和Y键合形成的环,并且分别对应于上式(2001)至(2044)。另外,指定为(3101)至(3119)的那些分别对应于上式(3101)至(3119)。

[表1]
表1 由式(1-1)表示的次甲基染料的具体实例

[表2]
表2 由式(1-1)表示的次甲基染料的具体实例

[表3]
表3 由式(1-1)表示的次甲基染料的具体实例

[表4]
表4 由式(1-1)表示的次甲基染料的具体实例

表5至表10中示出由下式(1-2)表示的次甲基染料的具体实例(其中式(1)中的l和n表示0的次甲基染料)。在每一表中,Ph是指苯基。 指定为(1001)至(1033)的取代基分别对应于上式(1001)至(1033)。指定为(2001)至(2044)的取代基表示通过X和Y键合形成的环,并且分别对应于上式(2001)至(2044)。另外,指定为(3101)至(3119)的取代基分别对应于上式(3101)至(3119)。

[表5]
表5 由式(1-2)表示的次甲基染料的具体实例

[表6]
表6 由式(1-2)表示的次甲基染料的具体实例

[表7]
表7 由式(1-2)表示的次甲基染料的具体实例

[表8]
表8 由式(1-2)表示的次甲基染料的具体实例

[表9]
表9 由式(1-2)表示的次甲基染料的具体实例

[表10]
表10 由式(1-2)表示的次甲基染料的具体实例

通过例如使用氧化物半导体细粒以在基板上提供氧化物半导体细粒薄膜,然后将由式(1)表示的染料负载在此薄膜上而获得本发明的光电转换装置。
其上设置有氧化物半导体细粒薄膜的基板优选为表面具有传导性的基板,并且易于商购获得这种基板。例如,可将通过在玻璃或透明聚合物材料如聚对苯二甲酸乙二酯或聚醚砜的表面上设置由传导性金属氧化物如掺杂有铟、氟或锑的氧化锡制成或者是由金属如铜、银或金制成的薄膜而获得的材料用作基板。传导率可通常为1000Ω以下,并且特别优选100Ω以下。
另外,氧化物半导体细粒优选由金属氧化物制成,并且所述金属氧化物的具体实例包括钛、锡、锌、钨、锆、镓、铟、钇、铌、钽和钒的氧化物。其中,优选钛、锡、锌、铌、铟等的氧化物,并且最优选二氧化钛、氧化锌和氧化锡。这种氧化物半导体可单独使用,但可两种以上组合使用,或可与所涂布的半导体的表面一起使用。另外,氧化物半导体细粒的粒度通常为1至500nm并且优选1至100nm作为平均粒度。另外,这种氧化物半导体细粒也可以大粒度粒子和小粒度粒子的混合物或层的形式使用。
可通过以下方法制造氧化物半导体细粒薄膜:包括将氧化物半导体细粒直接喷洒在基板上以形成半导体细粒薄膜的方法;使用基板作为电极以使得半导体细粒以薄膜形式电沉淀的方法;将含有通过半导体细粒前体水解而获得的细粒的膏涂布在基板上,接着干燥、固化或煅烧的方法,所述半导体细粒前体例如半导体细粒的浆料或半导体醇盐;等。就使用氧化物半导体的电极的性能来说,使用浆料的方法是优选的。当采用这种方法时,通过普通方法将氧化物半导体细粒以二级聚集体形式分散在分散介质中以使平均一级粒径为1至200nm而获得浆料。
用于分散浆料的分散介质可为可分散半导体细粒的任一者,并且可使用水、醇如乙醇、酮如丙酮或乙酰丙酮、烃如己烷,等。可将其混合并使用,并且优选使用水,因为浆料的粘度变化小。为了稳定化氧化物半导体细粒的分散状态,可使用分散稳定剂。可使用的分散稳定剂的实例包括酸如乙酸、盐酸和硝酸,或有机溶剂如乙酰丙酮、丙烯酸、聚乙二醇和聚乙烯醇。
可煅烧被涂布浆料的基板。煅烧温度通常为100℃以上并且优选200℃以上,并且其上限大约为基板材料的熔点(软化点),通常为900℃且优选600℃以下。另外,煅烧时间不受特别限制,但优选为约4小时以下。基板上薄膜的厚度通常为1至200μm且优选1至50μm。
可对氧化物半导体细粒薄膜进行二次处理。也就是说,可通过例如将薄膜与基板一起浸渍在与半导体同一金属的醇盐、氯化物、氮化物、硫化物等的溶液中以干燥或再煅烧,从而可提高氧化物半导体细粒薄膜的性能。金属醇盐包括乙醇钛、异丙醇钛、叔丁醇钛和正二丁基二乙酰基锡,并且使用这种醇盐的醇溶液。氯化物的实例包括四氯化钛、四氯化锡和氯化锌,并且使用这种氯化物的水溶液。由此获得的氧化物半导体薄膜由氧化物半导体细粒制成。
接下来,描述将本发明的由式(1)表示的次甲基染料负载在氧化物半导体细粒薄膜上的方法。
负载由式(1)表示的次甲基染料的方法包括含以下步骤的方法:将其上设置有氧化物半导体细粒薄膜的基板浸渍在通过将染料溶解在可溶解所述染料的溶剂中获得的溶液中,或在染料几乎不溶解的情况下浸渍在通过分散染料获得的分散物中。根据染料适当地确定溶液或分散物中的浓度。将在基板上形成的半导体细粒薄膜浸渍于溶液或分散物中。浸渍温度为约室温至溶剂沸点,并且浸渍时间为约1分钟至48 小时。可溶解染料的溶剂的具体实例包括甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃(THF)、乙腈、二甲亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、丙酮、正丁醇、叔丁醇、水、正己烷、氯仿、二氯甲烷和甲苯,并且根据染料的溶解度,这些溶剂可单独使用或作为它们的混合物使用。溶液中的染料浓度通常为1×10-6M至1M并且优选1×10-5M至1×10-1M。
在浸渍完成之后,通过风干或必要时通过加热以除去溶剂。由此,获得了本发明的具有通过由式(1)表示的次甲基染料敏化的氧化物半导体细粒薄膜的光电转换装置。
待负载的由式(1)表示的次甲基染料可为一种或可为两种以上的混合物。为了制备混合物,可将本发明中的由式(1)表示的次甲基染料与本发明中的由式(1)表示的另一次甲基染料,或与另一类型的染料或金属络合物染料混合。特别地,可混合具有不同吸收波长的染料,从而使得能够利用宽范围的吸收波长,从而提供具有高转换效率的太阳能电池。可混合的金属络合物染料的实例不受特别限制,但是非专利文献2中所述的钌络合物和其季铵盐化合物、酞菁、卟啉等是优选的,并且所混合和利用的有机染料的实例包括不含金属的酞菁、卟啉、花青、部花青素、氧杂菁和三苯甲烷染料,专利文献2中所述的丙烯酸类染料等的次甲基染料,以及氧杂蒽、偶氮、蒽醌和苝染料。优选的实例包括钌络合物、部花青素染料和次甲基染料如丙烯酸类染料。当使用两种以上染料时,可使这些染料依次吸附于半导体细粒薄膜上,或可溶解和混合在一起,然后使其吸附。
这些染料的混合比率不受特别限制,并且适当地选择这些染料中的每一者的最优条件,但是通常等摩尔混合这些染料并且优选地以约10%以上的量使用其中一者。当使用溶解或分散有两种以上染料的溶液以使这些染料吸附于氧化物半导体细粒薄膜时,这些染料在溶液中的总浓度可以与在仅负载一种染料的情况下相同。当混合并使用这些染料时,可使用上述溶剂中任一者,并且待使用的各染料的溶剂可以相 同或不同。
当将染料负载在氧化物半导体细粒薄膜上时,有利地负载与笼形化合物共存的染料以防止染料缔合。在此处,笼形化合物包括类固醇化合物如胆酸,和冠醚、环糊精、杯芳烃和聚环氧乙烷,并且具体实例优选地包括胆酸如脱氧胆酸、脱氢脱氧胆酸、鹅脱氧胆酸、胆酸甲酯和胆酸钠,以及聚环氧乙烷。在负载染料之后,也可以用胺化合物如4-叔丁基吡啶处理半导体细粒薄膜。作为处理方法,例如,采用包括以下步骤的方法:将具备负载有染料的半导体细粒薄膜的基板浸渍在含胺的乙醇溶液中。
由作为一个电极的光电转换装置、反电极和氧化还原电解质、空穴输送材料、p型半导体等构造本发明的太阳能电池,在所述光电转换装置中,染料负载在氧化物半导体细粒薄膜上。可使用的氧化还原电解质、空穴输送材料、p型半导体等可为本身已知的,如液体形式、凝固形式(凝胶和胶状形式)和固体形式。液体形式包括通过将氧化还原电解质、熔盐、空穴输送材料和p型半导体中的每一者溶解于溶剂中而获得的那些,和在常温下的熔盐;凝固形式(凝胶和胶状形式)包括聚合物基质或低分子量胶凝剂中所包含的上述液体形式。可使用氧化还原电解质、熔盐、空穴输送材料、p型半导体等作为所述固体形式。空穴输送材料包括胺衍生物、导电聚合物如聚乙炔、聚苯胺和聚噻吩,以及三亚苯化合物。p型半导体包括CuI和CuSCN。反电极优选为对氧化还原电解质的还原反应具有传导性和催化活性的电极。例如,可使用其上沉积有铂、碳、铑、钌等或涂有传导性细粒的玻璃或聚合物膜。
用于本发明的太阳能电池中的氧化还原电解质可包括卤素氧化-还原电解质,其含有具有卤素离子作为反离子的卤素化合物、和卤素分子;氰亚铁酸盐-氰铁酸盐、二茂铁-二茂铁离子、金属络合物如钴络合物等的金属氧化-还原电解质;以及烷基硫醇-烷基化二硫、紫罗碱染 料、氢醌-醌等的有机氧化-还原电解质;但是优选卤素氧化-还原电解质。包含卤素化合物-卤素分子的卤素氧化-还原电解质中的卤素分子的实例包括碘分子和溴分子,并且碘分子是优选的。具有卤素离子作为反离子的卤素化合物的实例包括金属卤化物盐,如LiBr、NaBr、KBr、LiI、NaI、KI、CsI、CaI2、MgI2和CuI;或卤素的有机季铵盐,如四烷基碘化铵、碘化咪唑鎓盐和碘化吡啶鎓盐;但是具有碘离子作为反离子的盐是优选的。除碘离子以外,还优选使用具有酰亚胺离子如双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺离子或二氰基酰亚胺离子作为反离子的电解质。
当氧化还原电解质以其溶液形式构造时,将电化学惰性溶剂用作用于其的溶剂。实例包括乙腈、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、3-甲氧基丙腈、甲氧基乙腈、乙二醇、丙二醇、二甘醇、三甘醇、γ-丁内酯、二甲氧基乙烷、碳酸二乙酯、乙醚、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、1,2-二甲氧基乙烷、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、1,3-二氧戊烷、甲酸甲酯、2-甲基四氢呋喃、3-甲基-噁唑烷-2-酮、环丁砜、四氢呋喃和水,并且其中,特别地,乙腈、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、3-甲氧基丙腈、甲氧基乙腈、乙二醇、3-甲基-噁唑烷-2-酮、γ-丁内酯等是优选的。其可以单独使用或两种以上组合使用。胶状电解质包括引入有电解质或电解质溶液的低聚物和聚合物基质,和类似地引入有电解质或电解质溶液的低分子量胶凝剂。氧化还原电解质的浓度通常为约0.01至99质量%并且优选为约0.1至90质量%。
在如下制造的光电转换装置的电极旁设置反电极可获得本发明的太阳能电池:将本发明的由式(1)表示的次甲基染料负载在基板上所设置的氧化物半导体微粒薄膜上,然后于其间填充包含氧化还原电解质的溶液。
实施例
在下文中,基于实施例较详细地描述本发明,但是本发明不限于这些实施例。在实施例中,除非另有规定,否则“份”表示“质量份”。 表示溶液浓度的“M”表示“mol/L”。另外,每一化合物编号对应于上述具体实例中的每一化合物编号。由UV-VIS分光光度计(由岛津公司制造的UV-3100PC)测量最大吸收波长。分别通过Gemini 300(由瓦里安公司制造)对化合物(179)、(180)、(186)和(190)进行核磁共振分析,并且通过JNM-ECS400(由Jeol株式会社制造)对化合物(199)进行核磁共振分析。
合成例1
向340份1,2-二甲氧基乙烷中添加26份9,9-二丁基-2-碘代芴、10份3-噻吩硼酸、2.3份四(三苯基膦)钯(0)和180份20%碳酸钠水溶液,并且使所得物在回流下反应5小时。用甲苯-水萃取反应混合物,并且浓缩甲苯相,然后通过柱色谱法(甲苯-己烷)进行分离和纯化,从而提供15份无色油状的以下化合物(700)。

合成例2
在40份乙酸和60份氯仿的混合液体中溶解15份化合物(700),向其添加5份N-溴代丁二酰亚胺,并且在回流下搅拌所得物。在1小时之后,向其添加2.5份N-溴代丁二酰亚胺,并且在回流下进一步搅拌所得物1小时。用氯仿-水萃取反应混合物,并且浓缩氯仿相,然后通过柱色谱法(己烷)进行分离和纯化,从而提供17份无色油状的以下化合物(701)。

合成例3
向17份化合物(701)溶解于210份乙酸中的溶液中添加8.6份N-碘代丁二酰亚胺,并且在光屏蔽下在100℃下搅拌所得物5小时。用氯仿-水萃取反应混合物,并且浓缩氯仿相,然后通过柱色谱法(氯仿-己烷)进行分离和纯化,从而提供17份无色油状的以下化合物(702)。

合成例4
向160份1,2-二甲氧基乙烷中添加17份化合物(702)、10份4-(二苯氨基)苯基硼酸、1份四(三苯基膦)钯(0)和84份20%碳酸钠水溶液,并且使所得物在回流下反应5小时。用氯仿-水萃取反应混合物,并且浓缩氯仿相,然后通过柱色谱法(氯仿-己烷)进行分离和纯化,从而提供6.9份白色固体状的以下化合物(703)。

合成例5
向15份1,2-二甲氧基乙烷中添加1份化合物(703)、0.23份5-甲酰基-2-噻吩硼酸、0.052份四(三苯基膦)钯(0)和4份20%碳酸钠水溶液,并且使所得物在回流下反应1小时。向其添加0.23份5-甲酰基-2-噻吩硼酸和0.052份四(三苯基膦)钯(0),并且使所得物在回流下进一步反应1小时。再次向其添加0.33份5-甲酰基-2-噻吩硼酸和0.066份四(三苯基膦)钯(0),并且使所得物在回流下反应5小时。用氯仿-水萃取反应混合物,并且浓缩氯仿相,然后通过柱色谱法(氯仿-己烷)进行分离和纯化,从而提供0.2份黄色固体状的以下化合物(704)。

实施例1
在4份甲苯中溶解0.2份化合物(704)和0.037份氰基乙酸,并且向其添加0.001份无水哌嗪并且使所得物在回流下反应6小时。用氯仿-水萃取反应混合物,并且浓缩氯仿相,然后通过柱色谱法(氯仿-乙醇)进行分离和纯化。使在浓缩之后获得的红黑色固体从氯仿-己烷再结晶,从而提供0.034份红黑色固体状的以下化合物(179)。
如下为化合物(179)的最大吸收波长以及其在核磁共振仪中的测量值。
最大吸收波长:λ最大=439nm(1.6×10-5M,二甲亚砜/乙醇=1/9的溶液)
由核磁共振所得的测量值:1H-NMR(PPM:DMSO-d6):0.50(m.4H),0.59(m.6H),0.97(m.4H),1.89(m.4H),6.98(d.2H),7.12(m.7H),7.40(m.9H),7.62(s.1H),7.70(d.2H),7.83(m.2H),7.91(d.1H),9.31(s,1H)

合成例6
向93份1,2-二甲氧基乙烷中添加4.1份化合物(701)、2.2份5-甲酰基-2-噻吩硼酸、0.32份四(三苯基膦)钯(0)和25份20%碳酸钠水溶液,并且使所得物在回流下反应4小时。向其添加2.2份5-甲酰基-2-噻吩硼酸和0.32份四(三苯基膦)钯(0),并且使所得物在回流下进一步反应3小时。用氯仿-水萃取反应混合物,并且浓缩氯仿相,然后通过柱色谱法(氯仿-己烷)进行分离和纯化,从而提供0.76份以下化合物(705)。

合成例7
在10份乙酸和15份氯仿的混合液体中溶解1份化合物(705),向其添加0.25份N-溴代丁二酰亚胺,并且在回流下搅拌所得物。在1小时之后,向其添加0.13份N-溴代丁二酰亚胺,并且在回流下进一步搅拌所得物1小时。用氯仿-水萃取反应混合物,并且浓缩氯仿相,然后 通过柱色谱法(氯仿-己烷)进行分离和纯化,从而提供0.98份褐色油状的以下化合物(706)。

合成例8
向22份二甲亚砜中添加1.6份[1,1'-双(二苯膦基)二茂铁]二氯钯(II)二氯甲烷加合物、2份乙酸钾和2份双(频那醇合)二硼,并且在氮气气氛下搅拌所得物。向其添加5份9,9-二丁基N-(9,9-二丁基芴-2-基)-N-(4-碘苯基)芴-2-胺溶解于66份二甲亚砜中的溶液,并且在80℃下搅拌所得物5小时。用甲苯-水萃取反应混合物,并且浓缩甲苯相,然后通过柱色谱法(氯仿-己烷)进行分离和纯化,从而提供3.5份白色固体状的以下化合物(707)。

合成例9
向20份1,2-二甲氧基乙烷中添加2.3份化合物(707)、0.99份化合物(706)、0.062份四(三苯基膦)钯(0)和5份20%碳酸钠水溶液,并且使所得物在回流下反应5小时。用氯仿-水萃取反应混合物,并且浓缩氯仿相,然后通过柱色谱法(氯仿-己烷)进行分离和纯化,从而提供1.7份橙色固体状的以下化合物(708)。

实施例2
在300份乙醇-甲苯(2:1)的混合液体中溶解1.7份化合物(708)和0.38份氰基乙酸,向其添加0.01份无水哌嗪,并且使所得物在回流下反应6小时。向其添加0.38份氰基乙酸,并且使所得物进一步反应4小时。用氯仿-水萃取反应混合物,并且浓缩氯仿相,然后通过柱色谱法(氯仿-乙醇)进行分离和纯化。使在浓缩之后获得的红黑色固体从氯仿-甲醇再结晶,从而提供0.28份红黑色固体状的以下化合物(180)。
如下为化合物(180)的最大吸收波长以及其在核磁共振仪中的测量值。
最大吸收波长:λ最大=441nm(1.6×10-5M,二甲亚砜溶液)
由核磁共振所得的测量值:1H-NMR(PPM:DMSO-d6):0.57(m.12H),0.64(m.18H),1.00(m.12H),1.87(m.12H),7.03(m.5H),7.19(d.2H),7.30(m.6H),7.39(m.4H),7.46(m.1H),7.50(m.1H),7.57(s.1H),7.65(d,2H),7.74(m,4H),7.81(m,1H),7.88(m,2H)

合成例10
向63份1,2-二甲氧基乙烷中添加2.8份化合物(701)、3份5-甲酰基-5'-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂戊硼烷-2-基)-2,2'-联噻吩、0.22份四(三苯基膦)钯(0)和17份20%碳酸钠水溶液,并且使所得物在回流下反应5小时。用氯仿-水萃取反应混合物,并且浓缩氯仿相,然后通过柱色谱法(氯仿-己烷)进行分离和纯化,从而提供0.66份褐色固体状的以下化合物(709)。

合成例11
在20份乙酸和30份氯仿的混合液体中溶解2.6份化合物(709),向其添加0.56份N-溴代丁二酰亚胺,并且在回流下搅拌所得物。在1小时之后,向其添加0.28份N-溴代丁二酰亚胺,并且在回流下进一步搅拌所得物1小时。用氯仿-水萃取反应混合物,并且浓缩氯仿相,然后通过柱色谱法(氯仿-己烷)进行分离和纯化,从而提供2.8份黄褐色固体状的以下化合物(710)。

合成例12
向10份1,2-二甲氧基乙烷中添加0.55份化合物(710)、0.32份4-(二苯氨基)苯基硼酸、0.03份四(三苯基膦)钯(0)和4份20%碳酸钠水溶液,并且使所得物在回流下反应3小时。用氯仿-水萃取反应混合物,并且浓缩氯仿相,然后通过柱色谱法(氯仿-己烷)进行分离和纯化,从而提供0.65份黄褐色固体状的以下化合物(711)。

实施例3
在150份乙醇-甲苯(2:1)的混合液体中溶解0.65份化合物(711)和0.2份氰基乙酸,向其添加0.001份无水哌嗪,并且使所得物在回流下反应1.5小时。向其添加0.2份氰基乙酸和0.001份无水哌嗪,并且使所得物进一步反应4小时。用氯仿-水萃取反应混合物,并且浓缩氯仿相,然后通过柱色谱法(氯仿-乙醇)进行分离和纯化。使在浓缩之后获得的黑褐色固体从氯仿-己烷再结晶,从而提供0.44份黑褐色固体状的以下化合物(186)。
如下为化合物(186)的最大吸收波长以及其在核磁共振仪中的测量值。
最大吸收波长:λ最大=449nm(1.6×10-5M二甲亚砜/乙醇=1/9的溶液)
由核磁共振所得的测量值:1H-NMR(PPM:DMSO-d6):0.50(m.10H),0.90(m.4H),1.89(m.4H),6.99(d.2H),7.10(m.6H),7.39(m.11H),7.45(d.1H),7.58(s.1H),7.67(d.2H),7.85(m.2H),7.92(d,1H),8.37(s,1H)

合成例13
向25份1,2-二甲氧基乙烷中添加1.5份化合物(710)、2.7份化合物(707)、0.083份四(三苯基膦)钯(0)和6.3份20%碳酸钠水溶液,并且使所得物在回流下反应5小时。用氯仿-水萃取反应混合物,并且浓缩氯仿相,然后通过柱色谱法(氯仿-己烷)进行分离和纯化,从而提供2.1份橙红色固体状的以下化合物(712)。

实施例4
在520份乙醇-甲苯(2:1)的混合液体中溶解2.1份化合物(712)和0.66份氰基乙酸,向其添加0.01份无水哌嗪并且使所得物在回流下反应1小时。向其添加0.66份氰基乙酸,并且使所得物进一步反应4小时。用氯仿-水萃取反应混合物,并且浓缩氯仿相,然后通过柱色谱法(氯仿-乙醇)进行分离和纯化。使在浓缩之后获得的红黑色固体从氯仿-乙醇再结晶,从而提供0.60份红黑色固体状的以下化合物(190)。
如下为化合物(190)的最大吸收波长以及其在核磁共振仪中的测量值。
最大吸收波长:λ最大=465nm(1.6×10-5M,二甲亚砜溶液)
由核磁共振所得的测量值:1H-NMR(PPM:DMSO-d6):0.57(m.30H),0.94(m.12H),1.87(m.12H),7.05(m.5H),7.19(d.2H),7.35(m.13H),7.52(s.1H),7.62(d.2H),7.72(m.4H),7.86(m.3H),8.38(s.1H)

合成例14
向126份1,4-二氧己环中添加5份2,3-二溴噻吩、5.5份5'-甲酰基-2,2'-联噻吩-5-硼酸、0.22份双(三叔丁基膦)钯(0)、6.4份氟化铯和28份水,并且使所得物在80℃下反应3小时。用氯仿-水萃取反应混合物, 并且浓缩氯仿相,然后通过柱色谱法(氯仿-己烷)进行分离和纯化,从而提供2.8份黄色固体状的以下化合物(713)。

合成例15
向2.5份化合物(713)溶解于250份乙酸和375份氯仿的混合液体中的溶液中添加1.6份N-碘代丁二酰亚胺,并且在光屏蔽下在常温下搅拌所得物5小时。向其添加0.8份N-溴代丁二酰亚胺,并且在光屏蔽下在常温下进一步搅拌所得物19小时。在反应之后,通过过滤取出沉淀物并且用己烷洗涤,从而提供2.9份浅橙色固体状的以下化合物(714)。

合成例16
向300份1,2-二甲氧基乙烷中添加2.1份化合物(714)、4.1份化合物(707)、0.15份四(三苯基膦)钯(0)和16份20%碳酸钠水溶液,并且使所得物在回流下反应4小时。向其添加2.0份化合物(707)和0.08份四(三苯基膦)钯(0),并且使所得物在回流下进一步反应3小时。用氯仿-水萃取反应混合物,并且浓缩氯仿相,然后通过柱色谱法(氯仿-己烷和甲苯-己烷)进行分离和纯化,从而提供1.2份深橙色固体状的以下化合物(715)。

合成例16
向21份1,4-二氧己环中添加1.2份化合物(715)、0.52份4-(二苯氨基)苯基硼酸、0.012份双(三叔丁基膦)钯(0)、0.37份氟化铯和1.6份水,使所得物在80℃下反应5小时,此后向其添加0.022份双(三叔丁基膦)钯(0),并且使所得物在80℃下进一步反应3小时。用氯仿-水萃取反应混合物,并且浓缩氯仿相,然后通过柱色谱法(氯仿-己烷)进行分离和纯化,从而提供1.3份橙色固体状的以下化合物(716)。

实施例5
在220份乙醇-甲苯(2:1)的混合液体中溶解1.3份化合物(716)和0.29份氰基乙酸,向其添加0.01份无水哌嗪并且使所得物在回流下反应1小时。向其添加0.29份氰基乙酸,并且使所得物在回流下进一步反应8小时。用甲苯-水萃取反应混合物,并且浓缩甲苯相,然后通过柱色谱法(氯仿-甲醇)进行分离和纯化。使在浓缩之后获得的红黑色固体从氯仿-己烷再结晶,从而提供1.0份红褐色固体状的以下化合物(199)。
如下为化合物(199)的最大吸收波长以及其在核磁共振仪中的测量值。
最大吸收波长:λ最大=505nm(1.6×10-5M,氯仿溶液)
由核磁共振所得的测量值:1H-NMR(PPM:DMSO-d6):0.55(m.8H),0.64(t.12H),1.02(m.8H),1.89(m.8H),7.50(m.12H),7.15(d.1H),7.19(d.2H),7.30(m.10H),7.40(dd.2H),7.43(d.1H),7.46(d.1H),7.49(s.1H),7.61(d.2H),7.73(m.4H),7.83(d,1H),8.28(s,1H)

实施例6
在45份乙醇-甲苯(2:1)的混合液体中溶解0.46份在合成例16中获得的化合物(716)和0.1份1-苯基-5-吡唑啉酮-3-羧酸,并且使所得物在回流下反应4小时。用甲苯-水萃取反应混合物,并且浓缩甲苯相,然后通过柱色谱法(氯仿-甲醇)进行分离和纯化。使在浓缩之后获得的紫黑色固体从氯仿-己烷再结晶,从而提供0.13份紫黑色固体状的以下化合物(500)。
如下为化合物(500)的最大吸收波长以及其在核磁共振仪中的测量值。
最大吸收波长:λ最大=554nm(1.6×10-5M,THF溶液)
由核磁共振所得的测量值:1H-NMR(PPM:DMSO-d6):0.58(m.8H),0.65(t.12H),1.01(m.8H),1.90(m.8H),7.04(m.8H),7.11(m.4H),7.21(m.3H),7.35(m.15H),7.51(s.1H),7.55(d.1H),7.59(d.1H),7.63(d.2H),7.75(m.4H),7.90(d.2H),8.03(d,1H),9.05(s,1H)

实施例7至12和比较例1至5
将表11中所示的化合物编号的次甲基染料和比较例染料中的每 一者以及以下(式(a)、(b)或(c))胆酸中的每一者溶解于乙醇(在实施例12和比较例5中为四氢呋喃)中,以使每一染料以及每一胆酸的浓度分别为3.2×10-4M(在实施例12和比较例5中为1.6×10-4M)和3×10-2M(在实施例12和比较例5中为5×10-3M)。在室温下在该溶液中浸渍多孔基板(通过在450℃下在透明导电玻璃电极上烧结多孔二氧化钛30分钟而获得的半导体薄膜电极)持续3小时至隔夜以使得染料负载,并且用溶剂洗涤所得物并且干燥从而提供用胆酸处理的染料敏化的半导体薄膜。将表面进行铂溅射的导电玻璃固定以将表面夹在薄膜和玻璃之间,并且将包含电解质的溶液注入其间的空间中。使用以下溶液作为电解质溶液:其中将碘/碘化锂/1,2-二甲基-3-正丙基碘化咪唑鎓/叔丁基吡啶溶解于3-甲氧基丙腈中以使浓度分别为0.1M/0.1M/0.6M/1M(在实施例12和比较例5中为0M)。
电池的有效部分的尺寸经测量为0.25cm2。光源为500W氙气灯并且穿过AM(气团)1.5滤光器的光量为100mW/cm2。通过使用potentio-/galvano-stat以测量短路电流、开路电压和转换效率。

将国际公布WO 2004/08261中所述的化合物(246)和化合物(248),和国际公布WO 2007年/100033中所述的化合物(160)和化合物(161)分别用作化合物A、B、C和D,并且作为比较染料进行评价。另外,将国际公布WO 2007/100033中所述的化合物(281)用作化合物E,并且作为比较染料进行评价。

[表11]
表11 光电转换性能的评价结果

从表11可见,通过由通式(1)表示的次甲基染料敏化的光电转换装置可用于将可见光有效转换成电。
工业实用性
可将具有特定部分结构的染料用于本发明的染料敏化的光电转换装置中,从而提供具有高转换效率和高稳定性的太阳能电池。

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1、10申请公布号CN104246936A43申请公布日20141224CN104246936A21申请号201380018637722申请日20130329201207935520120330JPH01G9/20200601H01L51/00200601C09B23/10200601C09B57/0020060171申请人日本化药株式会社地址日本东京72发明人金子昌严紫垣晃一郎井上照久74专利代理机构中原信达知识产权代理有限责任公司11219代理人杨海荣穆德骏54发明名称染料敏化的光电转换元件57摘要一种光电转换元件,其通过以由式1表示的次甲基类染料负载氧化物半导体细粒薄膜而获得,所述薄膜是设置。

2、在基板上的。在式1中,M表示15的整数;L和N中的每一者表示06的整数;J和K中的每一者表示03的整数;X和Y中的每一者表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基等;Z1、Z2和Z3中的每一者表示氧原子、硫原子等;A1、A2、A3、A5和A6中的每一者表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基等;A4表示氢原子、脂族烃残基等;A7、A8、A9和A10中的每一者表示氢原子、脂族烃残基等;R1表示具有特殊结构的基团、有机金属络合物残基等;并且R2表示氢原子、脂族烃残基、有机金属络合物残基等。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014093086PCT国际申请的申请数据PCT/JP2013/05950120。

3、13032987PCT国际申请的公布数据WO2013/147145JA2013100351INTCL权利要求书7页说明书51页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书7页说明书51页10申请公布号CN104246936ACN104246936A1/7页21一种光电转换装置,其包含在设置于基板上的氧化物半导体细粒薄膜上负载的由下式1表示的次甲基染料其中M表示1至5的整数,L和N各自表示0至6的整数,并且J和K各自表示0至3的整数;X和Y各自独立地表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基、羧基、磷酸基、磺酸基、氰基、酰基、酰胺基、烷氧羰基或磺酰基苯基,并且X与Y可以键合形成环;Z1、Z2。

4、和Z3各自独立地表示氧原子、硫原子、硒原子或NR11;R11表示氢原子、芳族残基或脂族烃残基;当M、J和K中的至少一者表示2以上并且所存在的Z1、Z2和Z3中任一者的量大于一个时,所述大于一个的Z1、Z2和Z3中的每一者可以彼此相同或不同;A1、A2、A3、A5和A6各自独立地表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基、氰基、卤素原子、碳酰胺基、酰胺基、烷氧基、芳氧基、烷氧羰基、芳基羰基或酰基;当L和N中的至少一者表示2以上并且所存在的A2、A3、A5和A6中任一者的量大于一个时,所述大于一个的A2、A3、A5和A6中的每一者可以彼此相同或不同;当L不表示0时,A1、A2和A3中的至少两者可以键合形成环。

5、;A4表示氢原子、脂族烃残基、氰基、卤素原子、碳酰胺基、烷氧基、酰胺基、烷氧羰基或酰基;当M表示2以上并且所存在的A4的量大于一个时,所述大于一个的A4中的每一者可以彼此相同或不同;A7、A8、A9和A10各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、氰基、卤素原子、碳酰胺基、烷氧基、烷氧羰基或酰基;当J或K中的至少任一者表示2以上并且所存在的A7、A8、A9和A10中任一者的量大于一个时,所述大于一个的A7、A8、A9和A10中的每一者可以彼此相同或不同;R1表示有机金属络合物残基或由下式3001或3003表示的基团其中R12、R13、R14和R15各自独立地表示氢原子、芳族残基或脂族烃残基;R16、R。

6、17、R18和R19各自独立地表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基、氰基、酰基、酰胺基、烷氧基、烷氧羰基或磺酰基苯基;R2表示由所述式3001或3003表示的基团、氢原子、脂族烃残基或有机金属络合物残基;当M表示2以上并且所存在的R1的量大于一个时,所述大于一个的R1中的每一者可以彼此相同或不同;并且当N不表示0时,A5、A6和R2中的至少两者可以键合形成环。2根据权利要求1所述的光电转换装置,其中式1中的M表示1至3。3根据权利要求2所述的光电转换装置,其中式1中的M表示1。权利要求书CN104246936A2/7页34根据权利要求1所述的光电转换装置,其中式1中的Z1至Z3表示硫原子。5根据权。

7、利要求1所述的光电转换装置,其中式1中的L和N表示0。6根据权利要求5所述的光电转换装置,其中式1中的K表示0。7根据权利要求1所述的光电转换装置,其中式1中的X和Y之一表示羧基并且另一个表示羧基、氰基或酰基。8根据权利要求7所述的光电转换装置,其中式1中的X和Y之一表示羧基并且另一个表示氰基。9根据权利要求1所述的光电转换装置,其中式1中的X和Y键合形成环结构。10根据权利要求9所述的光电转换装置,其中式1中通过X和Y键合形成的环结构由下式2001至2044中任一者表示权利要求书CN104246936A3/7页4其中符号表示式1中的X和Y所键合的碳原子。11根据权利要求10所述的光电转换装置。

8、,其中通过X和Y键合形成的环结构具有羧基作为取代基。12根据权利要求11所述的光电转换装置,其中式1中通过X和Y键合形成的环结构由式2007或2012表示。13根据权利要求1所述的光电转换装置,其中式1中的A1至A10表示氢原子。14根据权利要求1所述的光电转换装置,其中式1中的R1表示由式3001表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,或者权利要求书CN104246936A4/7页5式1中的R1表示由式3003表示的基团,其中R14和R15表示苯基或由式3001表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,并且R16至R19各自独立地表示氢原。

9、子或具有1至4个碳原子的烷氧基。15根据权利要求14所述的光电转换装置,其中式1中的R1表示由下式3101至3114中任一者表示的基团16根据权利要求15所述的光电转换装置,其中式1中的R1表示由式3102、3103、3107、3108、3110、3111、3113或3114表示的基团。17根据权利要求16所述的光电转换装置,其中式1中的R1表示由式3103或3107表示的基团。18根据权利要求1所述的光电转换装置,其中式1中的R2表示由式3001表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,或者式1中的R2表示由式3003表示的基团,其中R14和R15表示苯基或由式30。

10、01表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,并且R16至R19各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷氧基。19根据权利要求18所述的光电转换装置,其中式1中的R2表示由权利要求15中权利要求书CN104246936A5/7页6的式3101至3114中任一者表示的基团。20根据权利要求19所述的光电转换装置,其中式1中的R2表示由式3107、3108、3110、3111、3113或3114表示的基团。21根据权利要求20所述的光电转换装置,其中式1中的R2表示由式3107或3111表示的基团。22根据权利要求1所述的光电转换装置,其中由式1表示的所述次甲基染料是。

11、由下式179至500中任一者表示权利要求书CN104246936A6/7页7权利要求书CN104246936A7/7页823一种太阳能电池,配备有根据权利要求1至22中任一项所述的光电转换装置。24一种次甲基化合物,由权利要求1中的式1表示。权利要求书CN104246936A1/51页9染料敏化的光电转换元件技术领域0001本发明涉及光电转换装置,其具有由有机染料敏化的半导体细粒薄膜,以及使用所述装置的太阳能电池。更具体地,本发明涉及光电转换装置,其包含负载在氧化物半导体细粒薄膜上的具有特定结构的次甲基化合物染料,以及利用所述装置的太阳能电池。背景技术0002利用太阳光的太阳能电池作为将取代化。

12、石燃料如石油或煤的能源而引起关注。目前,已在积极开发和研究使用结晶或无定形硅的硅太阳能电池以及使用镓、砷等的化合物半导体太阳能电池。然而,这种太阳能电池的制造需要高能量和高成本,因此具有难以普遍使用的问题。另外,还已知使用由染料敏化的半导体细粒的光电转换装置以及使用所述装置的太阳能电池,并且用于制备所述装置的材料和制造技术已公开参见专利文献1、非专利文献1和非专利文献2。这种光电转换装置引起了关注,因为其用相对廉价的氧化物半导体如二氧化钛制造,以使所述装置的制造成本可能低于使用硅等的常规太阳能电池,并且所制造的太阳能电池比常规太阳能电池更加多彩。然而,用作敏化染料以提供转换效率高的装置的钌络合。

13、物本身是昂贵的,并且还就其稳定供应来说仍有问题。另一方面,已经尝试使用有机染料作为敏化染料,但是实际上尚未使用利用所述有机染料的光电转换装置,因为其诸如低转换效率、稳定性和耐久性的问题尚未得到充分解决,并且期望转换效率有进一步提高参见专利文献2。0003引用列表0004专利文献0005专利文献1JP2664194B0006专利文献2WO2002/0112130007非专利文献0008非专利文献1BOREGAN和MGRAETZELNATURE自然,第353卷,第737页19910009非专利文献2MKNAZEERUDDIN、AKAY,IRODICIO,RHUMPHRYBAKER、EMULLER、。

14、PLISKA、NVLACHOPOULOS、MGRAETZEL,JAMCHEMSOC美国化学学会志,第115卷,第6382页1993发明内容0010技术问题0011已经要求开发一种使用由有机染料敏化的氧化物半导体细粒的光电转换装置,所述光电转换装置使用廉价的有机染料,并且稳定、转换效率高且实用性高。0012问题的解决方法0013本发明人已经进行深入的研究以解决上述问题,并由此发现当通过使用具有特定结构的次甲基染料以敏化半导体细粒薄膜而制造光电转换装置时,获得了稳定并且转换效说明书CN104246936A2/51页10率高的光电转换装置,从而完成了本发明。0014也就是说,本发明涉及00151一种。

15、光电转换装置,其包含在设置于基板上的氧化物半导体细粒薄膜上负载的由下式1表示的次甲基染料00160017其中M表示1至5的整数,L和N各自表示0至6的整数,并且J和K各自表示0至3的整数;X和Y各自独立地表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基、羧基、磷酸基、磺酸基、氰基、酰基、酰胺基、烷氧羰基或磺酰基苯基,并且X和Y可以键合形成环;Z1、Z2和Z3各自独立地表示氧原子、硫原子、硒原子或NR11;R11表示氢原子、芳族残基或脂族烃残基;当M、J和K中的至少一者表示2以上并且所存在的Z1、Z2和Z3中任一者的量大于一个时,所述大于一个的Z1、Z2和Z3中的每一者可以彼此相同或不同;A1、A2、A3、A5。

16、和A6各自独立地表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基、氰基、卤素原子、碳酰胺CARBONAMIDE基、酰胺基、烷氧基、芳氧基、烷氧羰基、芳基羰基或酰基;当L和N中的至少一者表示2以上并且所存在的A2、A3、A5和A6中任一者的量大于一个时,所述大于一个的A2、A3、A5和A6中的每一者可以彼此相同或不同;当L不表示0时,A1、A2和A3中的至少两者可以键合形成环;A4表示氢原子、脂族烃残基、氰基、卤素原子、碳酰胺基、烷氧基、酰胺基、烷氧羰基或酰基;当M表示2以上并且所存在的A4的量大于一个时,所述大于一个的A4中的每一者可以彼此相同或不同;A7、A8、A9和A10各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、。

17、氰基、卤素原子、碳酰胺基、烷氧基、烷氧羰基或酰基;当J或K中的至少任一者表示2以上并且所存在的A7、A8、A9和A10中任一者的量大于一个时,所述大于一个的A7、A8、A9和A10中的每一者可以彼此相同或不同;R1表示有机金属络合物残基或由下式3001或3003表示的基团00180019其中R12、R13、R14和R15各自独立地表示氢原子、芳族残基或脂族烃残基;R16、R17、R18和R19各自独立地表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基、氰基、酰基、酰胺基、烷氧基、烷氧羰基或磺酰基苯基;R2表示由式3001或3003表示的基团、氢原子、脂族烃残基或有机金属络合物残基;当M表示2以上并且所存在的R。

18、1的量大于一个时,所述大于一个的R1中的每一者可以彼此相同或不同;并且当N不表示0时,A5、A6和R2中的至少两者可以键合形成说明书CN104246936A103/51页11环。00202根据1的光电转换装置,其中式1中的M表示1至3;00213根据2的光电转换装置,其中式1中的M表示1;00224根据1的光电转换装置,其中式1中的Z1至Z3表示硫原子;00235根据1的光电转换装置,其中式1中的L和N表示0;00246根据5的光电转换装置,其中式1中的K表示0;00257根据1的光电转换装置,其中式1中的X和Y之一表示羧基并且另一个表示羧基、氰基或酰基;00268根据7的光电转换装置,其中式。

19、1中的X和Y之一表示羧基并且另一个表示氰基;00279根据1的光电转换装置,其中式1中的X和Y键合形成环结构;002810根据9的光电转换装置,其中式1中通过X和Y键合形成的环结构由下式2001至2044中任一者表示0029说明书CN104246936A114/51页120030其中符号表示式1中的X和Y所键合的碳原子;003111根据10的光电转换装置,其中通过X和Y键合形成的环结构具有羧基作为取代基;003212根据11的光电转换装置,其中式1中通过X和Y键合形成的环结构由式2007或2012表示;003313根据1的光电转换装置,其中式1中的A1至A10表示氢原子;003414根据1的光。

20、电转换装置,其中式1中的R1表示由式3001表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,或者式1中的R1表示由式3003表示的基团,其中R14和R15表示苯基或由式3001表示的基团,其中R12和R13表示氢原子说明书CN104246936A125/51页13或具有1至8个碳原子的烷基,并且R16至R19各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷氧基;003515根据14的光电转换装置,其中式1中的R1表示由下式3101至3114中任一者表示的基团;0036003716根据15的光电转换装置,其中式1中的R1表示由式3102、3103、3107、3108、3110、3。

21、111、3113或3114表示的基团;003817根据16的光电转换装置,其中式1中的R1表示由式3103或3107表示的基团;003918根据1的光电转换装置,其中式1中的R2表示由式3001表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,或者式1中的R2表示由式3003表示的基团,其中R14和R15表示苯基或由式3001表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,并且R16至R19各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷氧基;004019根据18的光电转换装置,其中式1中的R2表示由15中所述的式3101至3114中任一者表示的基团;0041。

22、20根据19的光电转换装置,其中式1中的R2表示由式3107、3108、说明书CN104246936A136/51页143110、3111、3113或3114表示的基团;004221根据20的光电转换装置,其中式1中的R2表示由式3107或3111表示的基团;004322根据1的光电转换装置,其中由式1表示的次甲基染料是由下式179至500中任一者表示0044说明书CN104246936A147/51页150045004623一种太阳能电池,其包含根据1至22中任一项的光电转换装置;以及004724由1中的式1表示的次甲基化合物。0048本发明的有益效果0049具有特定结构的次甲基染料使得提供。

23、转换效率高并且稳定性高的太阳能电池成说明书CN104246936A158/51页16为可能。具体实施方式0050在下文中,将详述本发明。0051本发明的光电转换装置包含在设置于基板上的氧化物半导体细粒薄膜上负载的由式1表示的次甲基染料。由式1表示的次甲基染料的特征在于在特定位置的R1表示特定的基团或有机金属络合物,并且与包含其中R1既不表示特定基团又不表示有机金属络合物的次甲基染料,或包含除由式1表示的次甲基染料以外的染料的光电转换装置相比,具备负载该有次甲基染料的氧化物半导体细粒薄膜的光电转换装置可有效地转换光。在下文中描述式1。00520053在式1中,M表示1至5的整数、优选1至3、更优。

24、选1至2、进一步优选1。0054在式1中,L表示0至6的整数、优选0。0055在式1中,N表示0至6的整数、优选0。0056在式1中,J表示0至3的整数、优选1至3、更优选1至2。0057在式1中,K表示0至3的整数、优选0。0058在式1中,X和Y各自独立地表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基、羧基、磷酸基、磺酸基、氰基、酰基、酰胺基、烷氧羰基或磺酰基苯基。0059由式1中的X和Y表示的芳族残基是指其中一个氢原子已从芳族环或包含芳族环的稠环除去所得的基团,并且芳族残基可以具有取代基。芳族环的具体实例包括芳烃环如苯、萘、蒽、菲、芘、苝和三联并苯TERRYLENE,杂芳族环如茚、茂并芳庚、吡啶、吡嗪。

25、、嘧啶、吡唑、吡唑烷、噻唑烷、噁唑烷、吡喃、色烯、吡咯、吡咯烷、苯并咪唑、咪唑啉、咪唑烷、咪唑、三唑、三嗪、二唑、二氢吲哚、噻吩、噻吩并噻吩、呋喃、噁唑、噁二唑、噻嗪、噻唑、吲哚、苯并噻唑、苯并噻二唑、萘并噻唑、苯并噁唑、萘并噁唑、假吲哚、苯并假吲哚、喹啉和喹唑啉,以及稠芳族环如芴和咔唑,并且优选为其中一个氢原子已从芳族环或包含芳族环的稠环除去的具有4至20个碳原子的基团。0060由X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基不受特别限制,但是其实例包括磺酸基、氨磺酰基、氰基、异氰基、硫氰基、异硫氰基、硝基、亚硝酰基、卤素原子、羟基、磷酸基、磷酸酯基、取代或未取代的氨基、巯基、酰胺基、烷氧基、芳氧基、。

26、羧基、氨基甲酰基、酰基、醛基,和取代的羰基如烷氧羰基和芳基羰基,以及芳族残基和脂族烃残基。0061作为芳族残基可以具有的取代基的卤素原子包括氟、氯、溴和碘原子,并且优选溴原子和氯原子。0062作为芳族残基可以具有的取代基的磷酸酯基包括磷酸C1C4烷基酯基,并且具体的优选实例是磷酸甲酯、磷酸乙酯、磷酸正丙酯和磷酸正丁酯。说明书CN104246936A169/51页170063作为芳族残基可以具有的取代基的取代或未取代的氨基包括氨基、烷基取代的氨基如单甲氨基或二甲氨基、单乙氨基或二乙氨基和单正丙基氨基或二正丙基氨基,芳族取代的氨基如单苯氨基或二苯氨基和单萘氨基或二萘氨基,以一个烷基和一个芳族残基取。

27、代的氨基如单烷基单苯基氨基、苯甲基氨基、乙酰氨基和苯基乙酰氨基。0064作为芳族残基可以具有的取代基的巯基包括巯基和烷基巯基,并且具体地包括C1至C4烷基巯基如甲基巯基、乙基巯基、正丙基巯基、异丙基巯基、正丁基巯基、异丁基巯基、仲丁基巯基和叔丁基巯基或苯基巯基。0065作为芳族残基可以具有的取代基的酰胺基包括酰胺基、乙酰胺基和烷基酰胺基,并且具体实例优选地包括酰胺基、乙酰胺基、N甲基酰胺基、N乙基酰胺基、N正丙基酰胺基、N正丁基酰胺基、N异丁基酰胺基、N仲丁基酰胺基、N叔丁基酰胺基、N,N二甲基酰胺基、N,N二乙基酰胺基、N,N二正丙基酰胺基、N,N二正丁基酰胺基、N,N二异丁基酰胺基、N甲基。

28、乙酰胺基、N乙基乙酰胺基、N正丙基乙酰胺基、N正丁基乙酰胺基、N异丁基乙酰胺基、N仲丁基乙酰胺基、N叔丁基乙酰胺基、N,N二甲基乙酰胺基、N,N二乙基乙酰胺基、N,N二正丙基乙酰胺基、N,N二正丁基乙酰胺基和N,N二异丁基乙酰胺基,以及芳基酰胺基,特别优选地包括苯基酰胺基、萘基酰胺基、苯基乙酰胺基和萘基乙酰胺基。0066作为芳族残基可以具有的取代基的烷氧基包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基和叔丁氧基。0067作为芳族残基可以具有的取代基的芳氧基包括苯氧基和萘氧基。0068作为芳族残基可以具有的取代基的酰基的实例包括具有1至10个碳原子的烷基羰基、和芳基羰基,优。

29、选地包括具有1至4个碳原子的烷基羰基,并且具体地包括乙酰基、丙酰基、三氟甲基羰基、五氟乙基羰基、苯甲酰基和萘甲酰基。0069作为芳族残基可以具有的取代基的烷氧羰基的实例包括具有1至10个碳原子的烷氧羰基。其具体实例包括甲氧羰基、乙氧羰基、正丙氧羰基、异丙氧羰基、正丁氧羰基、异丁氧羰基、仲丁氧羰基、叔丁氧羰基、正戊氧羰基、正己氧羰基、正庚氧羰基、正壬氧羰基和正癸氧羰基。0070作为芳族残基可以具有的取代基的芳基羰基的实例包括芳基和羰基相连的基团,如二苯甲酮和萘基甲酮。0071作为芳族残基可以具有的取代基的芳族残基包括与由式1中的X和Y表示的芳族残基的部分中所提及的那些相同的芳族残基。0072作为。

30、芳族残基可以具有的取代基的脂族烃残基包括饱和或不饱和的直链、支链或环状烷基,并且该脂族烃残基可以具有取代基。脂族烃残基优选是饱和烷基并且更优选饱和直链烷基。另外,脂族烃残基中的碳原子数优选为1至36、更优选1至18,并且进一步优选1至8。这种脂族烃残基的具体实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、环己基、乙烯基、丙烯基、戊炔基、丁烯基、己烯基、己二烯基、异丙烯基、异己烯基、环己烯基、环戊二烯基、乙炔基、丙炔基、戊炔基、己炔基。

31、、异己炔基和环己炔基。另外,环状烷基的实例包括具有3至8个碳原子的环烷基。特别优选具有1至8个碳原子的直链烷基。说明书CN104246936A1710/51页180073作为芳族残基可以具有的取代基的芳族残基、脂族烃残基、酰胺基、酰基、烷氧基、芳氧基、芳基羰基和烷氧羰基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。0074由式1中的X和Y表示的芳族残基优选为具有选自以下的至少一个或多个成员作为取代基的芳族残基羧基、羟基、磷酸基、磺酸基和这些酸基的盐,并且更优选地为由下式1001至1033中任一者表示的芳族残基。0075说明书CN10424693。

32、6A1811/51页190076由式1中的X和Y表示的脂族烃残基包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的脂族烃残基相同的脂族烃残基。所述脂族烃残基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。0077由式1中的X和Y表示的酰基包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的酰基相同的酰基。所述酰基可以具有取代基,并且所述说明书CN104246936A1912/51页20取代基包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。0078由。

33、式1中的X和Y表示的酰胺基包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的酰胺基。所述酰胺基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的酰胺基相同的取代基。0079由式1中的X和Y表示的烷氧羰基包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的烷氧羰基相同的烷氧羰基。所述烷氧羰基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。0080另外,式1中的X和Y可以键合形成环。所述环可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式1。

34、中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。通过X和Y键合形成的环结构的具体实例包括由下式2001至2044表示的环,并且其中,优选其中环结构具有羧基作为取代基的环、特别优选的环是其中环结构为由2007或2012表示的环,并且极优选由2007表示的环。0081说明书CN104246936A2013/51页210082式2001至2044中的符号表示式1中的X和Y所键合的碳原子。0083式1中的X和Y优选以下I至III中任一者0084I优选地,X和Y各自独立地表示羧基、磷酸基、氰基或酰基,更优选地,X和Y各自独立地表示羧基、氰基或酰基,进一步优选地,X和Y之一表示羧。

35、基并且另一个表示羧基、氰基或酰基,并且特别优选地,X和Y之一表示羧基并且另一个表示氰基;0085II优选地,X和Y中的至少任一者表示具有选自以下的至少一个或多个成员作为取代基的芳族残基羧基、羟基、磷酸基、磺酸基和这些酸基的盐,并且更优选地,所述芳族残基为由式1001至1033中任一者表示的芳族残基;并且0086III优选地,X和Y键合形成环结构,更优选地,所述环结构由式2001至说明书CN104246936A2114/51页222044中任一者表示,进一步优选地,所述环结构具有羧基作为取代基,特别优选地,所述环结构由2007或2012表示,并且最优选地,所述环结构由式2007表示。0087式1。

36、中的Z1、Z2和Z3各自独立地表示氧原子、硫原子、硒原子或NR11,并且R11表示氢原子、芳族残基或脂族烃残基。0088由R11表示的芳族残基包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的芳族残基。0089由R11表示的脂族烃残基包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的脂族烃残基相同的脂族烃残基。0090由R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有取代基,并且所述取代基的具体实例包括氨磺酰基、氰基、异氰基、硫氰基、异硫氰基、硝基、亚硝酰基、卤素原子、磷酸酯基、取代或未取代的氨基、酰胺基、烷氧基、芳氧基、氨基甲酰基、酰基和醛基,和取代。

37、的羰基如烷氧羰基和芳基羰基,以及芳族残基和脂族烃残基。0091作为由R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的卤素原子、磷酸酯基、取代或未取代的氨基、酰胺基、烷氧基、芳氧基、酰基、烷氧羰基、芳基羰基和脂族烃残基包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的基团。0092作为由R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的芳族残基包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基的部分中所提及的那些相同的芳族残基。0093当式1中的M、J和K中至少任一者表示2以上并且所存在的Z1、Z2和Z3中任一者的量大于一个时,所述大于一个的Z1、Z2和Z3中的每一者可以彼此。

38、相同或不同。0094式1中的Z1、Z2和Z3各自独立地优选表示氧原子、硫原子和硒原子,更优选硫原子。0095A1、A2、A3、A5和A6各自独立地表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基、氰基、卤素原子、碳酰胺基、酰胺基、烷氧基、芳氧基、烷氧羰基、芳基羰基或酰基。0096由A1、A2、A3、A5和A6表示的芳族残基包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基的情况下相同的芳族残基。0097由A1、A2、A3、A5和A6表示的脂族烃残基、卤素原子、酰胺基、烷氧基、芳氧基、烷氧羰基、芳基羰基和酰基各自包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的基团。0098由A1、A2、A3。

39、、A5和A6表示的芳族残基、脂族烃残基、酰胺基、烷氧基、芳氧基、烷氧羰基、芳基羰基和酰基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式1中的R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。0099当式1中的L和N中的至少一者表示2以上并且所存在的A2、A3、A5和A6中任一者的量大于一个时,所述大于一个的A2、A3、A5和A6中的每一者可以彼此相同或不同。0100当L不表示0时,A1、A2和A3中的至少两者可以键合形成环。0101由A1、A2和A3形成的环包括不饱和烃环或杂环。0102不饱和烃环的实例包括苯、萘、蒽、菲、芘、茚、茂并芳庚、芴、环丁烯、环己烯、环戊烯。

40、、环己二烯和环戊二烯,并且杂环的实例包括吡喃、吡啶、吡嗪、哌啶、二氢吲哚、噁唑、噻唑、噻二唑、噁二唑、吲哚、苯并噻唑、苯并噁唑、喹啉、咔唑和苯并吡喃。其中,优选苯、环丁说明书CN104246936A2215/51页23烯、环戊烯和环己烯。0103这种不饱和烃环和杂环可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式1中的R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。0104当由选自A1、A2和A3的至少两个成员形成的杂环具有取代基如羰基或硫羰基时,这个取代基可为环酮或环硫酮,并且这个环可以进一步具有取代基。在这种情况下的取代基包括与在由式1中的R11表示的芳族残基和。

41、脂族烃残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。0105其中,式1中的A1、A2、A3、A5和A6各自独立地优选表示氢原子或脂族烃残基,更优选氢原子。0106式1中的A4表示氢原子、脂族烃残基、氰基、卤素原子、碳酰胺基、烷氧基、酰胺基、烷氧羰基或酰基。0107由A4表示的脂族烃残基、卤素原子、烷氧基、酰胺基、烷氧羰基和酰基包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的基团。0108由A4表示的脂族烃残基、烷氧基、酰胺基、烷氧羰基和酰基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式1中的R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些。

42、相同的取代基。0109当M表示2以上并且所存在的A4的量大于一个时,所述大于一个的A4中的每一者可以彼此相同或不同。0110式1中的A4优选为氢原子或脂族烃残基,并且更优选氢原子。0111式1中的A7、A8、A9和A10各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、氰基、卤素原子、碳酰胺基、烷氧基、烷氧羰基或酰基。0112由A7、A8、A9和A10表示的脂族烃残基、卤素原子、烷氧基、烷氧羰基和酰基包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的基团。0113由A7、A8、A9和A10表示的脂族烃残基、烷氧基、烷氧羰基和酰基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式1中的R1。

43、1表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。0114当J或K中至少任一者表示2以上并且所存在的A7、A8、A9和A10中任一者的量大于一个时,所述大于一个的A7、A8、A9和A10中的每一者可以彼此相同或不同。0115式1中A7、A8、A9和A10各自独立地表示氢原子或脂族烃残基,更优选氢原子。0116式1中的R1各自独立地表示由下式3001或3003表示的基团,或有机金属络合物残基。0117说明书CN104246936A2316/51页240118式3001至3003中的R12、R13、R14和R15各自独立地表示氢原子、芳族残基或脂族烃残基。R16、R17。

44、、R18和R19各自独立地表示氢原子、芳族残基、脂族烃残基、氰基、酰基、酰胺基、烷氧基、烷氧羰基或磺酰基苯基。0119由R12、R13、R14和R15表示的芳族残基包括与由式1中的X和Y表示的芳族残基的部分中所提及的那些相同的芳族残基。0120由R12、R13、R14和R15表示的脂族烃残基包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的脂族烃残基相同的脂族烃残基。0121由R12、R13、R14和R15表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式1中的R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。0122式30。

45、01中的R12和R13各自独立地优选表示氢原子或脂族烃残基,各自独立地更优选地为氢原子或具有1至18个碳原子的烷基、进一步优选具有1至8个碳原子的烷基、特别优选具有1至8个碳原子的直链烷基。0123式3003中的R14和R15各自独立地优选表示芳族残基,各自独立地更优选地表示苯基或由式3001表示的基团,并且进一步优选地表示相同苯基或由式3001表示的相同基团。此处,由R14和R15表示的式3001所示基团中的R12和R13与上述相同并且优选基团也为与上述相同的基团。0124由R16、R17、R18和R19表示的芳族残基包括与由式1中的X和Y表示的芳族残基的部分中所提及的那些相同的芳族残基。0。

46、125由R16、R17、R18和R19表示的脂族烃残基、酰基、酰胺基、烷氧基和烷氧羰基包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的基团。0126由R16、R17、R18和R19表示的芳族残基、脂族烃残基、酰基、酰胺基、烷氧基、烷氧羰基和磺酰基苯基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式1中的R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。0127式3003中的R16、R17、R18和R19各自独立地表示氢原子或烷氧基、更优选氢原子或具有1至4个碳原子的烷氧基、进一步优选氢原子。0128由R1表示的有机金属络合物残基包括有机。

47、金属络合物,或其中一个氢原子已从键合于有机金属络合物的取代基除去的有机金属络合物,并且这种有机金属络合化合物包括二茂铁、二茂钌、二茂钛、二茂锆、卟啉、酞菁和联吡啶络合物。有机金属络合物残基可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式1中的R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。说明书CN104246936A2417/51页250129当M表示2以上并且所存在的R1的量大于一个时,所述大于一个的R1中的每一者可以彼此相同或不同。0130更优选地,式1中的R1表示由式3001表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,或式1中的R1表。

48、示由式3003表示的基团,其中R14和R15表示苯基或由式3001表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,并且R16至R19各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷氧基,并且进一步优选地,式1中的R1表示由式3001表示的基团,其中R12和R13表示具有1至8个碳原子的烷基,或式1中的R1表示由式3003表示的基团,其中R14和R15表示苯基,并且R16至R19各自表示氢原子。0131更具体地,R1优选地表示由下式3101至3119中任一者表示的基团,更优选地表示由下式3101至3114中任一者表示的基团,进一步优选地表示由下式3102、3103、3107、31。

49、08、3110、3111、3113或3114表示的基团,特别优选地表示由下式3103、3107或3111表示的基团,并且最优选地表示由下式3103或3107表示的基团。0132说明书CN104246936A2518/51页260133式1中的R2表示由式3001或3003表示的基团、氢原子、脂族烃残基或有机金属络合物残基。0134由R2表示的脂族烃残基包括与在由式1中的X和Y表示的芳族残基可以具有的取代基的部分中所提及的脂族烃残基相同的脂族烃残基。0135由R2表示的式3001和式3003中的R12至R19包括与在由R1表示的式3001和式3003的部分中提及的那些相同的基团,并且优选基团也为与在由R1表示的式3001和式3003的部分中提及的那些相同的基团。0136由R2表示的有机金属络合物残基包括与由R1表示的有机金属络合物残基的部分中所提及的那些相同的有机金属络合物残基。0137当N不表示0时,选自A5、A6和R2的至少两个成员可以键合形成环。说明书CN104246936A2619/51页270138通过A5、A6和R2形成的环可以具有取代基,并且所述取代基包括与在由式1中的R11表示的芳族残基和脂族烃残基可以具有的取代基的部分中所提及的那些相同的取代基。0139更优选地,式1中的R2表示由式3001表示的基团,其中R12和R13表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,或式1。

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