用于染料敏化太阳能电池的具有大有机抗衡阴离子的次甲基染料 |
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申请号 | CN201480040666.8 | 申请日 | 2014-07-22 | 公开(公告)号 | CN105377996A | 公开(公告)日 | 2016-03-02 |
申请人 | 巴斯夫欧洲公司; | 发明人 | 山户齐; 中道真司; 高桥隆一; 山本宏; R·森德; H·沃内博格; I·布鲁德; V·格陶蒂斯; R·卡什帕拉斯; T·马利瑙斯卡斯; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及一种 电极 层,其包含用具有能吸收 波长 为400-1000nm的电磁 辐射 的抗衡阴离子的次甲基染料敏化且由 氧 化物 半导体 细颗粒制成的多孔膜。此外,本发明涉及一种包含所述电极层的光电转化器件、一种包含所述光电转化器件的染料敏化 太阳能 电池 、一种包含所述光电转化器件的有机 电子 器件,和具有能吸收波长为400-1000nm的 电磁辐射 的抗衡阴离子的新型次甲基染料。 | ||||||
权利要求 | 1.一种包含用式(I)染料敏化且由氧化物半导体细颗粒制成的多孔膜的电极层: |
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说明书全文 | 用于染料敏化太阳能电池的具有大有机抗衡阴离子的次甲基染料 [0001] 本发明涉及一种电极层,其包含用具有能吸收波长为400-1000nm的电磁辐射的抗衡阴离子的次甲基染料敏化且由氧化物半导体细颗粒制成的多孔膜。此外,本发明涉 及一种包含所述电极层的光电转化器件、一种包含所述光电转化器件的染料敏化太阳能电 池、一种包含所述光电转化器件的有机电子器件,和具有能吸收波长为400-1000nm的电磁 辐射的抗衡阴离子的新型次甲基染料。 [0002] 近年来,染料敏化光电转化元件(染料敏化太阳能电池,DSC)吸引了许多关注。与硅基太阳能电池相比,它们具有若干优点,例如较低的生产和材料成本,这是因为可使用廉价的金属氧化物半导体如二氧化钛,因此无需提纯至高纯度。其他优点包括其柔性、透明性和轻质。光电转化器件的总体性能的特征在于由此导致的若干参数,如开路电压(Voc)、短路电流(Isc)、填充因子(FF)和能量转换效率η。因此,一种改善能量转换效率的方法是通过优化DSC中所用的染料而提高光电转化器件的开路电压和/或短路电流。 [0003] 染料必须满足若干要求,在这些中尤其为稳定性、生产成本和吸收性质,例如染料应以高吸收系数吸收宽波长范围的入射光。用作DSC中的敏化剂的有前景的有机染料是给体-π-受体体系,其由给体、π共轭的间隔基团和受体/锚定基团组成。然而,这些染料 的性能并非总能令人满意。 [0004] CN1534021公开了包含一些次甲基染料的光电转化器件。 [0005] WO2011/026797和WO2011/120908涉及染料敏化太阳能电池(DSC),其中染料为具有吡啶 受体基团的次甲基染料。 [0006] WO2009/109499涉及光电转化元件,其中染料为具有吡啶 喹啉 或异喹啉受体基团的次甲基染料,其中连接给体和受体基团的连接基团为带有吸电子基团的亚 乙基。 [0007] JP2006-294360涉及一种光电转化元件,其中染料为式(1)的次甲基染料: [0008] [0009] 其中m和n表示整数,R1表示芳族残基、脂族烃残基或酰基,R2、R3、A1和A2表示芳族残基、脂族烃残基、羟基、磷酸基团、氰基、氢原子、卤原子、硝基、羧基、氨基甲酰基、烷氧基羰基、芳基羰基或酰基。R2和R3可连接在一起以形成环。X表示O、S、Se、CH2、N-R4、CR5R6或-CR7=CR8-,R4表示芳族残基、脂族烃残基或酰基,R5、R6、R7和R8表示芳族残基、脂族烃残基、羟基等,且Y表示芳族残基或有机金属配合物残基。 [0010] EP1990373涉及一种光电转化器件,其包含次甲基染料,其中喹啉 受体基团可与亚乙基键接,且给体基团为二(任选取代的芴基)氨基苯基。阴离子抗衡离子为双三氟 - - - - 甲基磺酰亚胺、C(SO2CF3)3、SbF6、BF4或PF6。 [0011] 仍持续需要进一步改善染料敏化光电转化器件的性能,尤其是其能量转换效率η。 [0012] 因此,本发明的目的是提供一种用染料敏化的电极层、一种具有提高的能量转换效率η的光电转化器件、一种包含所述器件的太阳能电池和有机电子器件,尤其是有机发 光二极管(OLED)或有机场效应晶体管(OFET),和新型染料。 [0013] 令人惊讶地,具有能吸收波长为400-1000nm的电磁辐射的抗衡阴离子的次甲基染料是特别有利的。其具有优异的总体性质,特别地,其在电极上具有特别好的染料吸收性质,从而获得高长期DSC稳定性、高长期性能和高能量转换效率。 [0014] 因此,在第一方面中,本发明涉及一种包含用式(I)染料敏化且由氧化物半导体细颗粒制成的多孔膜的电极层: [0015] [0016] 其中: [0017] n为1、2、3、4、5或6; [0018] R1和R2彼此独立地选自氢;未取代的C1-C20烷基,其中烷基未被间隔或被O、S、CO、NR14或其组合间隔;取代的C1-C20烷基,其中烷基未被间隔或被O、S、CO、NR14或其组合间隔;未取代的C1-C20环烷基,其中烷基未被间隔或被O、S、CO、NR14或其组合间隔;取代的C1-C20环烷基,其中烷基未被间隔或被O、S、CO、NR14或其组合间隔;未取代的C6-C20芳基;取代的C6-C20芳基;未取代的C6-C20杂芳基;取代的C6-C20杂芳基;或者 [0019] R1可额外为式D的残基; [0020] 各D独立地选自式D.1和D.2的残基: [0021] [0022] 其中: [0023] *––––表示与式(I)化合物的其余部分的键; [0024] 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, [0025] 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14 14 被间隔或被O、S、CO、NR 或其组合间隔,其中R 为氢、C1-C20烷基或C6-C10芳基; [0026] 或者 [0027] R17和R18与它们所连接的氮原子一起形成未取代或取代的5、6或7元环; [0028] 或者 [0030] 或者 [0031] R17和R22与R17所连接的氮原子以及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元环; [0032] 和/或 [0033] R18和R19与R18所连接的氮原子以及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元环; [0034] R15、R16、R19、R20、R21、R22、R23和R24彼此独立地选自氢、NR25R26、OR25、SR25、NR25-NR26R27、25 26 25 25 25 26 25 26 25 26 25 26 27 NR -OR 、O-CO-R 、O-CO-OR 、O-CO-NR R 、NR -CO-R 、NR -CO-OR 、NR -CO-NR R 、 25 25 25 26 25 25 25 26 27 25 26 25 CO-R 、CO-OR 、CO-NR R 、S-CO-R 、CO-SR 、CO-NR -NR R 、CO-NR -OR 、CO-O-CO-R 、 25 25 26 25 26 25 26 CO-O-CO-OR 、CO-O-CO-NR R 、CO-NR -CO-R 、CO-NR -CO-OR 、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, [0035] 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14 被间隔或被O、S、CO、NR 或其组合间隔; [0036] 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, [0037] 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14 被间隔或被O、S、CO、NR 或其组合间隔; [0038] A为式A.1、A.2、A.3、A.4、A.5、A.6和A.7的残基: [0039] [0040] 其中: [0041] #––––表示与式I化合物的其余部分的键; [0042] R29为残基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, [0043] 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14 被间隔或被O、S、CO、NR 或其组合间隔; [0044] R30、R31、R32和R33彼此独立地选自残基G、氢、卤素、OR36、NO2、CN、COR’、COOR’、SO2R’和SO3R’、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, [0045] 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14 被间隔或被O、S、CO、NR 或其组合间隔; [0046] R’独立地选自未取代的芳基、取代的芳基、具有1-10个碳原子的未取代烷基、具有1-10个碳原子的包括取代基的取代烷基、具有5-7个碳原子的未取代环烷基,和具有5-10个碳原子的包括取代基的取代环烷基,其中在所述烷基或环烷基中,在相应C原子之 间可插入一个氧原子或两个不相邻的氧原子; [0047] 其中在(A.7)中,任选地,R30和R31与它们所连接的碳原子一起或者R32和R33与它们所连接的碳原子一起形成未取代或取代的5、6或7元环; [0048] 条件是至少一个基团R29、R30、R31、R32、R33、R34和R35为残基G; [0049] 其中: [0050] 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14 芳基,其中烷基未被间隔或被O、S、CO、NR 或其组合间隔; [0051] Q为-S-、-C(R34)(R35)-、-O-; [0052] R34和R35彼此独立地选自残基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, [0053] 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14 被间隔或被O、S、CO、NR 或其组合间隔; [0054] G选自-R28-COOH、-R28-COO-Z+、-R28-CO(C=O)OH、-R28-CO(C=O)O-Z+、-R28-S(=28 - + 2 28 - + 28 O)2OH、-R -S( = O)2O Z、-R-O-S( = O)2OH、-R -O-S( = O)2OZ、-R -P( = O) 28 - + 28 - + 28 28 (OH)2、-R -P(=O)(OZ)2、-R -P(=O)(OH)(OZ)、-R -O-P(=O)(OH)2、-R -O-P(=O) - + 28 - + 28 28 28 14 (OZ)2、-R -O-P(=O)(OH)(OZ)、-R -CO-NH-OH、-R -S(=O)2NH-OH、-R -NR -S(=O)2OH 28 14 - + 和-R -NR -S(=O)2OZ; [0055] 其中: [0056] R28为直接键、C1-C20亚烷基、C2-C4亚链烯基或C6-C10亚芳基; [0057] Z+为有机或无机阳离子当量;和 [0058] Y-为能吸收波长为400-1000nm的电磁辐射的阴离子。 [0059] 阴离子Y-的吸收可借助相应式(I)化合物的溶液光谱测定,这将在实验部分详细- 描述。必须将获得的光谱相对于阳离子的峰归一化,从而区分阴离子Y的贡献。优选地, - 阴离子Y具有位于400-1000nm的波长区内的其最大光吸收λ最大。 [0060] 此外,本发明涉及一种包含上文所定义的电极层的光电转化器件。 [0061] 本发明的另一方面为式(I)的次甲基染料。 [0062] 本发明还涉及式(I)化合物在光电转化器件中的用途。同样地,本发明还涉及一种将式(I)化合物用于光电转化器件中的方法。 [0063] 本发明的电极层和器件具有若干优点。例如,所述具有能吸收波长为400-1000nm的电磁辐射的阴离子的次甲基染料能获得高VOC、JSC和高FF,这些表明具有优异能量转换效率η且非常适合用于太阳能电池中。 [0064] 本发明光电转化器件的光电能量转化效率η、相应的电流/电压特性如短路电流密度Jsc、开路电压Voc和填充因子FF可使用Source Meter Model2400(Keithley Instruments Inc.)在由日光模拟器(Peccell Technologies,Inc)产生的人工日光 2 (AM1.5,100mW/cm强度)照射下测定,这将在实验部分详细描述。 [0065] 当根据本发明,符号(例如D或G)在化合物中出现超过1次(例如2次)时,该符号可为不同的基团或者相同的基团,除非另外说明。 [0066] 术语“卤素”在每种情况下是指氟、溴、氯或碘,尤其是氟。 [0067] 前缀“Cn-Cm”表示烃单元中的相应碳原子数。 [0068] 就本发明而言,术语“烷基”包括直链或支化烷基,其通常具有1-20个碳原子。烷基的实例尤其为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、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、正十六烷基、正十八烷基和正二十烷基。措辞“烷基”还包括其碳链可间隔有一个或14 多个,例如1、2、3、4、5或6个选自-O-、-S-、-NR -和/或-C(=O)-的基团的烷基,除非 14 14 另外说明。R 优选为氢或C1-C20烷基。应理解的是间隔有-O-、-S-、-NR -和/或-C(= O)-或其组合的烷基包含至少2个碳原子。 [0069] 取决于烷基链的长度,取代的烷基可具有一个或多个(1、2、3、4、5或超过5个)相同或不同的取代基。合适的取代基例如为C4-C20环烷基、C5-C20环烯基、C6-C20环炔基、杂环25 25 25 25 25 26 25 26 25 26 25 基、卤素、S-R 、O-R 、CO-OR 、O-CO-R 、NR R 、CONR R 、NR -CO-R 、S(=O)2OR 和S(=- + 25 26 + O)2OZ,其中R 、R 、Z如上文所定义。 [0070] 上文就烷基而言的描述也适用于烷氧基中的烷基结构部分。 [0071] 术语“链烯基”包括具有两个或更多个C原子,例如2-4、2-6或2-12或2-20个碳原子且在任意位置具有至少一个,例如1或2个双键,优选具有1个双键的直链或支化烃 基。实例为C2-C6链烯基如乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-甲基乙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-甲基-1-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、1-甲基-2-丙烯基、2-甲基-2-丙 烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-甲基-1-丁烯基、2-甲基-1-丁烯 基、3-甲基-1-丁烯基、1-甲基-2-丁烯基、2-甲基-2-丁烯基、3-甲基-2-丁烯基、1-甲 基-3-丁烯基、2-甲基-3-丁烯基、3-甲基-3-丁烯基、1,1-二甲基-2-丙烯基、1,2-二甲 基-1-丙烯基、1,2-二甲基-2-丙烯基、1-乙基-1-丙烯基、1-乙基-2-丙烯基、1-己烯基、 2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基、5-己烯基、1-甲基-1-戊烯基、2-甲基-1-戊烯基、3-甲 基-1-戊烯基、4-甲基-1-戊烯基、1-甲基-2-戊烯基、2-甲基-2-戊烯基、3-甲基-2-戊 烯基、4-甲基-2-戊烯基、1-甲基-3-戊烯基、2-甲基-3-戊烯基、3-甲基-3-戊烯基、4-甲 基-3-戊烯基、1-甲基-4-戊烯基、2-甲基-4-戊烯基、3-甲基-4-戊烯基、4-甲基-4-戊 烯基、1,1-二甲基-2-丁烯基、1,1-二甲基-3-丁烯基、1,2-二甲基-1-丁烯基、1,2-二 甲基-2-丁烯基、1,2-二甲基-3-丁烯基、1,3-二甲基-1-丁烯基、1,3-二甲基-2-丁烯 基、1,3-二甲基-3-丁烯基、2,2-二甲基-3-丁烯基、2,3-二甲基-1-丁烯基、2,3-二甲 基-2-丁烯基、2,3-二甲基-3-丁烯基、3,3-二甲基-1-丁烯基、3,3-二甲基-2-丁烯 基、1-乙基-1-丁烯基、1-乙基-2-丁烯基、1-乙基-3-丁烯基、2-乙基-1-丁烯基、2-乙 基-2-丁烯基、2-乙基-3-丁烯基、1,1,2-三甲基-2-丙烯基、1-乙基-1-甲基-2-丙烯基、 1-乙基-2-甲基-1-丙烯基、1-乙基-2-甲基-2-丙烯基。措辞“链烯基”还包括其碳原 14 子可间隔有一个或多个,例如1、2、3、4、5或6个选自-O-、-S-、-NR -和/或-C(=O)-的 14 基团的链烯基,除非另外说明。应理解的是,间隔有-O-、-S-、-NR -和/或-C(=O)-或 其组合的链烯基包含至少3个碳原子。取决于链烯基链的长度,取代的链烯基可具有一个 或多个(例如1、2、3、4、5或超过5个)相同或不同的取代基。合适的取代基例如为C4-C20 25 25 25 25 25 26 环烷基、C5-C20环烯基、C6-C20环炔基、杂环基、卤素、S-R 、O-R 、CO-OR 、O-CO-R 、NR R 、 25 26 25 26 25 - + 25 26 + CONR R 、NR -CO-R 、S(=O)2OR 和S(=O)2OZ,其中R 、R 、Z如上文所定义。 [0072] 术语“炔基”包括具有两个或更多个C碳原子,例如2-4、2-6或2-12或2-20个碳原子且在任意位置具有至少一个三键,例如1或2个三键,优选具有1个三键的直链或 支化烃基,例如C2-C6炔基,如乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、1-丁炔基、2-丁炔基、3-丁炔基、1-甲基-2-丙炔基、1-戊炔基、2-戊炔基、3-戊炔基、4-戊炔基、1-甲基-2-丁炔 基、1-甲基-3-丁炔基、2-甲基-3-丁炔基、3-甲基-1-丁炔基、1,1-二甲基-2-丙炔基、 1-乙基-2-丙炔基、1-己炔基、2-己炔基、3-己炔基、4-己炔基、5-己炔基、1-甲基-2-戊 炔基、1-甲基-3-戊炔基、1-甲基-4-戊炔基、2-甲基-3-戊炔基、2-甲基-4-戊炔基、 3-甲基-1-戊炔基、3-甲基-4-戊炔基、4-甲基-1-戊炔基、4-甲基-2-戊炔基、1,1-二甲 基-2-丁炔基、1,1-二甲基-3-丁炔基、1,2-二甲基-3-丁炔基、2,2-二甲基-3-丁炔基、 3,3-二甲基-1-丁炔基、1-乙基-2-丁炔基、1-乙基-3-丁炔基、2-乙基-3-丁炔基、1-乙 基-1-甲基-2-丙炔基。措辞“炔基”还包括其碳链可间隔有一个或多个,例如1、2、3、4、5 14 14 或6个选自-O-、-S-、-NR -和/或-C(=O)-的基团的炔基,除非另外说明。R 优选为氢 14 或C1-C20烷基。应理解的是,间隔有-O-、-S-、-NR -和/或-C(=O)-或其组合的炔基包 含至少3个碳原子。取决于炔基链的长度,取代的炔基可具有一个或多个(例如1、2、3、4、 5或超过5个)相同或不同的取代基。合适的取代基例如为C4-C20环烷基、C5-C20环烯基、 25 25 25 25 25 26 25 26 25 26 C6-C20环炔基、杂环基、卤素、S-R 、O-R 、CO-OR 、O-CO-R 、NR R 、CONR R 、NR -CO-R 、 25 - + 25 26 + S(=O)2OR 和S(=O)2OZ,其中R 、R 、Z如上文所定义。 [0073] 术语“C1-C20亚烷基”(或者烷烃二基)是指具有1-20个碳原子的如上文所定义的烷基,其中所述烷基的一个氢原子被另一个键合位点代替,由此形成二价残基。氢原子不从带有键合位点的碳原子上移除。实例包括亚甲基、亚乙基、亚丙基(三亚甲基)、亚异丙 基、亚正丁基(四亚甲基)、亚仲丁基、亚异丁基、亚叔丁基、2-乙基亚丁基、亚正戊基(五亚甲基)、亚异戊基、1-甲基亚戊基、1,3-二甲基亚丁基、亚正己基、1-甲基亚己基、亚正庚基、 2-甲基亚庚基、1,1,3,3-四甲基亚丁基、1-甲基亚庚基、3-甲基亚庚基、亚正辛基、2-乙基亚己基、1,1,3-三甲基亚己基、1,1,3,3-四甲基亚戊基、亚壬基、亚癸基、亚十一烷基、1-甲基亚十一烷基或亚十二烷基。 [0074] 术语“C1-C20烷二基(alkylidene)”是指具有1-20个碳原子的如上文所定义的烷基,其中所述烷基的一个氢原子被另一个键合位点代替,由此形成二价残基。氢原子从带有键合位点的碳原子上移除。因此,自由价态为双键的一部分。 [0075] 本文所用的术语“C2-C4亚链烯基”(链烯二基)在每种情况下是指具有2-4个碳原子的如上文所定义的直链或支化链烯基,其中碳骨架任意位置的一个氢原子被另一个 键合位点代替,由此形成二价结构部分。实例包括亚乙烯基、亚丙烯基、亚丁-1-烯基或亚丁-2-烯基。 [0076] 术语“C6-C10亚芳基”是指如上文所定义的芳基,其中芳基任意位置的一个氢原子被另一个键合位点代替,由此形成二价残基。在多环亚芳基的情况下,键合位点位于相同环或不同环中。亚芳基的实例为亚苯基,如1,2-亚苯基、1,3-亚苯基或1,4-亚苯基或亚萘基。 [0077] 术语“C7-C20芳烷基”是指芳基取代的烷基。芳烷基具有7-20个碳原子,其中芳基如下文所定义,优选为苯基或萘基,烷基结构部分优选为上文所定义的C1-C4烷基。实例为1-萘基甲基、2-萘基甲基、苄基、二苯基甲基、1-苯基乙基、2-苯基乙基、1-苯基丙基、2-苯基丙基、3-苯基丙基、1-甲基-1-苯基乙基、4-苯基丁基、2,2-二甲基-2-苯基乙基,尤其 是苄基。 [0078] 术语“C8-C20芳基链烯基”是指芳基取代的链烯基。芳基链烯基具有8-20个碳原子,其中芳基如下文所定义,优选为苯基或萘基,链烯基结构部分优选为C2-C4链烯基。实例为苯乙烯基(2-苯基乙烯基)、2,2-二苯基乙烯基、三苯基乙烯基、肉桂基、1-萘基乙烯基、 2-萘基乙烯基和亚芴-9-基甲基,尤其是2,2-二苯基乙烯基和三苯基乙烯基。 [0079] 术语“亚芴-9-基甲基”为 其中#意指与分子的其余部分的连接点。 [0080] 术语“C8-C20芳基炔基”是指芳基取代的炔基结构部分。芳基炔基具有8-20个碳原子,其中芳基优选为苯基或萘基,炔基结构部分优选为C2-C4炔基,例如2-苯基乙炔基。 [0081] 术语“环烷基”是指通常具有5-20个,优选5-16个,更优选3-12个或3-8个碳原子的单环或多环,例如单环、双环或三环脂族残基。单环环的实例为环戊基、环己基、环庚基或环辛基,尤其是环戊基和环己基。多环环的实例为全氢蒽基、全氢萘基、全氢芴基、全氢基、全氢苉基、金刚烷基、双环[1.1.1]戊基、双环[2.2.1]庚基、双环[4.2.2]癸基、双环[2.2.2]辛基、双环[3.3.0]辛基、双环[3.3.2]癸基、双环[4.4.0]癸基、双环[4.3.2]十一烷基、双环[4.3.3]十二烷基、双环[3.3.3]十一烷基、双环[4.3.1]癸基、双环[4.2.1]壬 基、双环[3.3.1]壬基、双环[3.2.1]辛基等。环烷基可间隔有一个或多个CO基团,通常为 1或2个基团。间隔有1个CO基团的环烷基的实例为3-氧代双环[2.2.1]庚基。取代的 环烷基可具有一个或多个(例如1、2、3、4、5或超过5个)相同或不同的取代基。合适的取 25 25 25 25 25 26 25 26 25 26 25 代基例如为卤素、S-R 、O-R 、CO-OR 、O-CO-R 、NR R 、CONR R 、NR -CO-R 、S(=O)2OR 、- + S(=O)2OZ、C1-C20烷基、C2-C20链烯基、C2-C20炔基、C7-C20芳烷基、C8-C20芳基链烯基、C8-C20芳基炔基、C4-C20环烷基、C5-C20环烯基、C6-C20环炔基、杂环基、C6-C20芳基、取代的C6-C20芳 25 26 + 基、未取代或取代的马来酸酐基和未取代或取代的马来酰亚胺基,其中R 、R 和Z 如上文 所定义。 [0082] 术语“环烯基”是指通常具有5-20个,优选5-16个,更优选3-12个或者3-8个碳原子和至少一个位于任意位置的双键,优选一个双键的单环或多环,例如单环、双环或三环脂族残基。实例包括环戊烯基、环己烯基等。环烯基可间隔有一个或多个CO基团,例如1 或2个CO基团。取代的环烯基可具有一个或多个(例如1、2、3、4、5或超过5个)相同或 25 25 25 25 25 26 25 26 不同的取代基。合适的取代基例如为卤素、S-R 、O-R 、CO-OR 、O-CO-R 、NR R 、CONR R 、 25 26 25 - + NR -CO-R 、S(=O)2OR 、S(=O)2OZ、C1-C20烷基、C2-C20链烯基、C2-C20炔基、C7-C20芳烷基、C8-C20芳基链烯基、C8-C20芳基炔基、C4-C20环烷基、C5-C20环烯基、C6-C20环炔基、杂环基、C6-C20芳基、取代的C6-C20芳基、未取代或取代的马来酸酐基和未取代或取代的马来酰亚胺 25 26 + 基,其中R 、R 和Z 如上文所定义。 [0083] 本文所用的术语“杂环基”(也称为杂环烷基)通常包括3、4、5、6、7或8元,特别是5、6、7或8元单环杂环非芳族残基和8、9或10元双环杂环非芳族残基,所述单环和双环非芳族残基可为饱和的或不饱和的。所述单环和双环杂环非芳族残基除碳原子环成员之 外,通常包含1、2、3或4个杂原子,特别是1或2个选自N、O和S的杂原子作为环成员,其 中作为环成员的S原子可以以S、SO或SO2形式存在。杂环烷基可间隔有一个或多个CO基 团,例如1或2个CO基团。当杂环基被一个或多个相同或不同的基团取代时,其例如为单、 25 25 25 25 25 26 二、三、四或五取代的。合适的取代基例如为卤素、S-R 、O-R 、CO-OR 、O-CO-R 、NR R 、 25 26 25 26 25 - + CONR R 、NR -CO-R 、S(=O)2OR 、S(=O)2OZ、C1-C20烷基、C2-C20链烯基、C2-C20炔基、C7-C20芳烷基、C8-C20芳基链烯基、C8-C20芳基炔基、C4-C20环烷基、C5-C20环烯基、C6-C20环炔基、杂环基、C6-C20芳基、取代的C6-C20芳基、未取代或取代的马来酸酐基和未取代或取代的 25 26 + 马来酰亚胺基,其中R 、R 和Z 如上文所定义。 [0084] 饱和或不饱和3、4、5、6、7或8元杂环基团的实例包括饱和或不饱和的非芳族杂环环,例如环氧乙烷基、氧杂环丁烷基、噻烷基、噻烷基-S-氧化物(S-氧代噻烷基)、噻烷基-S-二氧化物(S-二氧代噻烷基)、吡咯烷基、吡唑啉基、咪唑啉基、吡咯啉基、吡唑啉基、咪唑啉基、四氢呋喃基、二氢呋喃基、1,3-二氧戊环基、二氧杂环戊烯基、二硫戊环基、S-氧代二硫戊环基、S-二氧代二硫戊环基、二氢噻吩基、S-氧代二氢噻吩基、S-二氧代二氢噻吩基、 唑烷基、异 唑烷基、 唑啉基、异 唑啉基、噻唑啉基、异噻唑啉基、噻唑烷基、 异噻唑烷基、氧杂二硫戊环基、哌啶基、哌嗪基、吡喃基、二氢吡喃基、四氢吡喃基、1,3-和 1,4-二 烷基、噻喃基、S-氧代噻喃基、S-二氧代噻喃基、二氢噻喃基、S-氧代二氢噻喃 基、S-二氧代二氢噻喃基、四氢噻喃基、S-氧代四氢噻喃基、S-二氧代四氢噻喃基、吗啉基、硫代吗啉基、S-氧代硫代吗啉基、S-二氧代硫代吗啉基、噻嗪基等。包含稠合苯环的5-6元杂环残基的实例包括二氢吲哚基、二氢中氮茚基(dihydroindolizynyl)、二氢异吲哚基、二氢喹啉基、二氢异喹啉基、苯并吡喃基和苯并二氢吡喃基。还包含1或2个羰基作为环成员 的杂环残基的实例包括吡咯烷-2-酮基、吡咯烷-2,5-二酮基、咪唑烷-2-酮基、 唑烷 基-2-酮基、噻唑烷-2-酮基、3-氧代-2-氧杂双环[2.2.1]庚烷基等。 [0085] 术语“C6-C20芳基”是指具有6-20个碳环成员的单、双或三环芳族烃基,例如苯基、萘基、蒽基、菲基、芴基、芘基、茚基等,尤其是苯基。同样优选地,C6-C20芳基为萘基或芘基。取代的苯基被取代1、2、3、4或5次。取代基可相同或不同。双环或三环芳基通常被1、2、3、 4、5、6、7或8个,优选1、2、3或4个相同或不同的取代基取代。合适的取代基包括C1-C20烷基、C2-C20链烯基、C2-C20炔基、C7-C20芳烷基、C8-C20芳基链烯基、C8-C20芳基炔基、C4-C20环 14 14 14 14 14” 14 14' 烷基、C5-C20环烯基、C6-C20环炔基、卤素、S-R 、O-R 、CO-OR 、O-CO-R 、O-CO-R 、NR R 、 14 14' 14 14' 14 - + 14' 14 CONR R 、NR -CO-R 、S(=O)2OR 和S(=O)2OZ,其中R 具有对R 所给含义之一且 14 14” 其中R 如上文所定义;其中R 为间隔有一个或多个,例如2、3、4、5、6、7、8、9、10或超过10个氧原子的C2-C20烷基。如果C2-C20烷基间隔有氧原子,则间隔有氧的C2-C20烷基的链成员总和等于该链中所存在的碳和氧原子数。 [0086] 术语“C6-C20氟代芳基”是指具有6-20个碳环成员的单环、双环或三环芳族烃基,例如苯基、萘基、蒽基、菲基、芴基、芘基、茚基等,尤其是苯基,其中这些基团中的一些或全部氢原子被氟代替。 [0087] 术语“杂芳基”通常包括5或6元不饱和单环杂环残基和8、9或10元不饱和双环杂环残基,其是芳族的。除作为环成员的碳原子之外,杂芳基通常包含1、2、3或4个选自 N、O和S的杂原子作为环成员。5或6元杂芳基的实例包括:2-呋喃基、3-呋喃基、2-噻吩 基、3-噻吩基、1-吡咯基、2-吡咯基、3-吡咯基、1-吡唑基、3-吡唑基、4-吡唑基、5-吡唑基、 2- 唑基、4- 唑基、5- 唑基、2-噻唑基、4-噻唑基、5-噻唑基、3-异 唑基、4-异 唑基或5-异 唑基、3-异噻唑基、4-异噻唑基或5-异噻唑基、1-咪唑基、2-咪唑基、 4-咪唑基、2-或5-[1,3,4] 二唑基、4-或5-(1,2,3- 二唑)基、3-或5-(1,2,4- 二唑)基、2-或5-(1,3,4-噻二唑)基、2-或5-(1,3,4-噻二唑)基、4-或5-(1,2,3-噻二 唑)基、3-或5-(1,2,4-噻二唑)基,1H-、2H-或3H-1,2,3-三唑-4-基,1,3,4-三唑-2-基、 2H-三唑-3-基,1H-、2H-或4H-1,2,4-三唑基,1H-或2H-四唑基、2-吡啶基、3-吡啶基、 4-吡啶基、3-哒嗪基、4-哒嗪基、2-嘧啶基、4-嘧啶基、5-嘧啶基和2-吡嗪基。当杂芳基 被一个或多个相同或不同的基团取代时,其例如是单、二、三、四或五取代的。 [0088] 术语“杂芳基”还包括包含1、2或3个选自N、O和S的杂原子作为环成员的双环8-10元杂芳基,其中5或6元杂芳环与苯环或者5或6元杂芳基稠合。与苯基环或5或6 元杂芳基稠合的5或6元杂芳环的实例包括苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、吲唑基、苯并咪唑基、苯并 噻唑基、苯并 二唑基、苯并噻二唑基、苯并 嗪基、喹啉基、异喹啉基、 嘌呤基、1,8-二氮杂萘基、蝶啶基、吡啶并[3,2-d]嘧啶基或吡啶并咪唑基等。这些稠合的杂芳基可经由5或6元杂芳环的任何环原子或者经由稠合苯基结构部分的碳原子键接至分 子的其余部分。 [0089] 术语“有机或无机阳离子当量”是指单价阳离子或者对应于单正电荷的多价阳离+ 子的一部分。阳离子Z仅仅起抗衡阳离子的作用以平衡磺酸根的负电荷取代基,且原则上 + + + 可任意选择。因此,优选使用碱金属离子,特别是Na、K或Li 离子;碱土金属阳离子当量, 2+ 2+ 特别是镁离子当量(1/2Mg )或钙离子当量(1/2Ca );或者 离子,例如铵、单烷基铵、二 烷基铵、三烷基铵、四烷基铵、 四烷基 或四芳基 离子。 [0090] 术语“和/或”“或/和”意在表示不仅可存在一个所定义的选项(取代基),而且若干所定义的选项(取代基)一起存在,即不同选项(取代基)的混合物。 [0091] 术语“至少”意在定义一个或超过一个,例如1、2、3个,优选1-2个。 [0092] 术语“一个或多个相同或不同的基团”意在定义1、2、3、4、5、6、7、8或超过8个相同或不同的基团。 [0093] 下文就式I化合物的变量(取代基)和指数的优选方案的描述基于其自身以及优选彼此组合地有效。 [0094] 下文就量(取代基)和指数的优选方案的描述进一步就电极层、器件和本发明式(I)化合物的用途有效。 [0095] 本发明的具体实施方案涉及一种用式(I)化合物敏化的电极层,包含所述电极层的光电转化器件,式(I)的化合物,其中: [0096] 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, [0097] 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14 14 被间隔或被O、S、CO、NR 或其组合间隔,其中R 为氢、C1-C20烷基或C6-C10芳基; [0098] 或者 [0099] R17与R18,R17与R22,R17与R20和/或R18与R19一起形成未取代或取代的5、6或7元环。 [0100] 本发明的另一具体实施方案涉及一种用式(I)化合物敏化的电极层,包含所述电极层的光电转化器件,式(I)的化合物,其中在式(I)化合物中,D为式(D.1)和(D.2)的 残基: [0101] [0102] 其中: [0103] *表示与分子的其余部分的连接点;17 18 [0104] R 和R 独立地选自C1-C20烷基、C2-C20链烯基、C2-C20炔基、C6-C20芳基、杂芳基、杂环基、C7-C20芳烷基、C8-C20芳基链烯基、C8-C20芳基炔基、C4-C20环烷基、C5-C20环烯基、C6-C20环炔基, [0105] 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14 被间隔或被O、S、NR 或其组合间隔和/或可带有一个或多个选自C4-C20环烷基、C5-C20 25 25 25 25 25 26 25 26 环烯基、C6-C20环炔基、杂环基、卤素、S-R 、O-R 、CO-OR 、O-CO-R 、NR R 、CONR R 、 25 26 25 - + NR -CO-R 、S(=O)2OR 和S(=O)2OZ的取代基,和 [0106] 其中芳基,芳烷基、芳基链烯基或芳基炔基的芳基结构部分,杂芳基,杂环基,环25 烷基,环烯基或环炔基未被取代的或可带有一个或多个选自如下组的取代基:卤素、S-R 、 25 25 25 25 26 25 26 25 26 25 - + O-R 、CO-OR 、O-CO-R 、NR R 、CONR R 、NR -CO-R 、S(=O)2OR 、S(=O)2OZ、C1-C20烷基、C2-C20链烯基、C2-C20炔基、C7-C20芳烷基、C8-C20芳基链烯基、C8-C20芳基炔基、C4-C20环烷基、C5-C20环烯基、C6-C20环炔基、杂环基、C6-C20芳基、带有一个或多个选自C1-C20烷基和 25 OR 的取代基的C6-C20芳基、马来酸酐基和马来酰亚胺基,其中最后提及的2个基团未被取 25 26 代或者可带有选自C1-C20烷基、C6-C20芳基和苯基-NR R 的取代基; [0107] 或者 [0108] R17和R18可与它们所连接的氮原子一起形成可具有1或2个选自O、S和N的其他杂原子的5、6或7元饱和或不饱和的杂环,且其中所述杂环未被取代或者可带有一个或多 x1 个取代基R ; [0109] 其中: [0110] 各Rx1选自未被取代或者可带有一个或多个取代基Rx2的C1-C20烷基,和未被取代x3 x1 或者可带有一个或多个取代基R 的苯基,此外两个键接在相邻碳原子上的基团R 可与它 们所键接的碳原子一起形成4、5、6或7元饱和或不饱和碳环或选自苯、萘、蒽和9H-芴的芳x3 环,其中所述碳环和芳环未被取代或者带有一个或多个取代基R ; [0111] 和/或存在于同一碳原子上的两个基团Rx1可为未被取代或者带有一个或多个取x2 代基R 的C1-C20烷二基,其中: [0112] Rx2选自卤素、S-R25、O-R25、CO-OR25、O-CO-R25、NR25R26、CONR25R26、NR25-CO-R26、S(=25 - + O)2OR 和S(=O)2OZ; [0113] Rx3选自C1-C10烷基、芴-9-亚基甲基、卤素、S-R25、O-R25、CO-OR25、O-CO-R25、NR25R26、25 26 25 26 25 - + CONR R 、NR -CO-R 、S(=O)2OR 和S(=O)2OZ; [0114] 或者 [0115] R17和R20可与R17所连接的氮原子以及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可具有1或2个选自O、S和N的其他杂原子作为环成员的5、6或7元 x4 环,且其中所述杂环未被取代或者可带有一个或多个取代基R ; [0116] 或者 [0117] R17和R22可与R17所连接的氮原子以及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可具有1或2个选自O、S和N的其他杂原子作为环成员的5、6或7元 x4 环,且其中所述杂环未被取代或者可带有一个或多个取代基R ; [0118] 和/或 [0119] R18和R19可与R18所连接的氮原子以及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可具有1或2个选自O、S和N的其他杂原子作为环成员的5、6或7元 x4 环,且其中所述杂环未被取代或者可带有一个或多个取代基R ; [0120] 其中: [0121] 各Rx4选自未被取代或者可带有一个或多个取代基Rx5的C1-C20烷基,和未被取代x6 x4 或者带有一个或多个取代基R 的苯基,此外两个键接在相邻碳原子上的基团R 可一起形 成4、5、6或7元饱和或不饱和碳环或选自苯、萘、蒽和9H-芴的芳环,其中所述碳环或芳环x6 未被取代或者可带有一个或多个取代基R , [0122] 和/或两个存在于同一C原子上的基团Rx4可为未被取代或者带有一个或多个取x5 代基R 的C1-C20烷二基; [0123] 其中: [0124] 各Rx5具有对Rx2所给含义之一,和 [0125] 各Rx6具有对Rx3所给含义之一,且其中此外两个键接在相邻碳原子上的基团Rx6可一起形成苯或萘环; [0126] R15、R16、R19、R20、R21、R22、R23和R24独立地选自氢、NR25R26、OR25、SR25、NR25-NR26R27、25 26 25 25 25 26 25 26 25 26 25 26 27 NR -OR 、O-CO-R 、O-CO-OR 、O-CO-NR R 、NR -CO-R 、NR -CO-OR 、NR -CO-NR R 、 25 25 25 26 25 25 26 27 25 26 25 CO-R 、CO-OR 、CO-NR R 、CO-SR 、CO-NR -NR R 、CO-NR -OR 、CO-O-CO-R 、 25 25 26 25 26 25 26 CO-O-CO-OR 、CO-O-CO-NR R 、CO-NR -CO-R 、CO-NR -CO-OR 、C1-C20烷基、C2-C20链烯基、C2-C20炔基、C6-C20芳基、杂芳基、杂环基、C7-C20芳烷基、C8-C20芳基链烯基、C8-C20芳基炔基、C4-C20环烷基、C5-C20环烯基和C6-C20环炔基, [0127] 其中烷基未被间隔或被O、S、NR14或其组合间隔,且其中烷基、芳烷基的烷基结构部分、链烯基、芳基链烯基的链烯基结构部分、炔基和芳基炔基的炔基结构部分可带有选自14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 C4-C20环烷基、卤素、S-R 、O-R 、CO-OR 、O-CO-R 、NR R '、CONR R '、NR -CO-R '、S(= 14 - + O)2OR 和S(=O)2OZ的取代基, [0128] 其中芳基,芳烷基、芳基链烯基和芳基炔基的芳基结构部分,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基和环炔基可带有选自如下组的取代基:C1-C20烷基、C2-C20链烯基、C2-C20炔基、C7-C20芳烷基、C8-C20芳基链烯基、C8-C20芳基炔基、C4-C20环烷基、C5-C20环烯基、C6-C20环14 14 14 14 14 14' 14 14' 14 14' 14 炔基、卤素、S-R 、O-R 、CO-OR 、O-CO-R 、NR R 、CONR R 、NR -CO-R 、S(=O)2OR 和- + 14 14 14 25 26 27 S(=O)2OZ,其中R '具有对R 所给含义之一,且其中R 、R 、R 、R 和Z如上文所定义。 [0129] 根据该实施方案的一个具体方面,D为选自式D.1和D.2的残基,其中:R17和R18独立地选自C1-C20烷基、C2-C20链烯基、C2-C20炔基、C6-C20芳基、杂芳基、杂环基、C7-C20芳烷基、C8-C20芳基链烯基、C8-C20芳基炔基、C4-C20环烷基、C5-C20环烯基、C6-C20环炔基,[0130] 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 14 被间隔或被O、S、NR 或其组合间隔和/或可带有一个或多个选自C4-C20环烷基、C5-C20 25 25 25 25 25 26 25 26 环烯基、C6-C20环炔基、杂环基、卤素、S-R 、O-R 、CO-OR 、O-CO-R 、NR R 、CONR R 、 25 26 25 - + NR -CO-R 、S(=O)2OR 和S(=O)2OZ的取代基,和 [0131] 其中芳基,芳烷基、芳基链烯基或芳基炔基的芳基结构部分,杂芳基,杂环基,环25 烷基,环烯基或环炔基未被取代的或可带有一个或多个选自如下组的取代基:卤素、S-R 、 25 25 25 25 26 25 26 25 26 25 - + O-R 、CO-OR 、O-CO-R 、NR R 、CONR R 、NR -CO-R 、S(=O)2OR 、S(=O)2OZ、C1-C20烷基、C2-C20链烯基、C2-C20炔基、C7-C20芳烷基、C8-C20芳基链烯基、C8-C20芳基炔基、C4-C20环烷基、C5-C20环烯基、C6-C20环炔基、杂环基、C6-C20芳基、带有一个或多个选自C1-C20烷基和 25 OR 的取代基的C6-C20芳基、马来酸酐基和马来酰亚胺基,其中最后提及的2个基团未被取 25 26 代或者可带有选自C1-C20烷基、C6-C20芳基和苯基-NR R 的取代基; [0132] 或者 [0133] R17和R18可与它们所连接的氮原子一起形成可具有1或2个选自O、S和N的其他杂原子作为环成员的5、6或7元饱和或不饱和的杂环,且其中所述杂环未被取代或者可带 x1 有一个或多个取代基R , [0134] 其中: [0135] 各Rx1选自未被取代或者可带有一个或多个取代基Rx2的C1-C20烷基,和未被取代x3 x1 或者可带有一个或多个取代基R 的苯基,此外两个键接在相邻碳原子上的基团R 可与它 们所键接的碳原子一起形成4、5、6或7元饱和或不饱和碳环或选自苯、萘、蒽和9H-芴的芳x3 环,其中所述碳环和芳环未被取代或者带有一个或多个取代基R , [0136] 和/或两个存在于同一碳原子上的基团Rx1可为未被取代或者带有一个或多个取x2 代基R 的C1-C20烷二基,其中: [0137] Rx2选自卤素、S-R25、O-R25、CO-OR25、O-CO-R25、NR25R26、CONR25R26、NR25-CO-R26、S(=25 - + O)2OR 和S(=O)2OZ, [0138] Rx3选自C1-C10烷基、卤素、芴-9-亚基甲基、S-R25、O-R25、CO-OR25、O-CO-R25、NR25R26、25 26 25 26 25 - + CONR R 、NR -CO-R 、S(=O)2OR 和S(=O)2OZ; [0139] 或者 [0140] R17与R22、R17与R20和/或R18与R19可与它们所连接的氮原子一起形成可具有1或2个选自O、S和N的其他杂原子作为环成员的5、6或7元饱和或不饱和的杂环,且其中 x4 所述杂环可未被取代或者可带有一个或多个取代基R ,其中: [0141] 各Rx4选自未被取代或者可带有一个或多个取代基Rx5的C1-C20烷基,和未被取代x6 或者带有一个或多个取代基R 的苯基, [0142] 此外两个键接在相邻碳原子上的基团Rx4可与它们所键接的碳原子一起形成4、5、6或7元饱和或不饱和碳环或选自苯、萘、蒽和9H-芴的芳环,其中所述碳环或芳环未被取代x6 或者可带有一个或多个取代基R , [0143] 和/或两个存在于同一C原子上的基团Rx4可为未被取代或者带有一个或多个取x5 代基R 的C1-C20烷二基; [0144] 其中: [0145] 各Rx5具有对Rx2所给含义之一,和 [0146] 各Rx6具有对Rx3所给含义之一。 [0147] 根据该实施方案的一个具体方面,D.1选自式D.1-a、D.1-b、D.1-c、D.1-c、D.1-d、D.1-e、D.1-f、D.1-g、D.1-h、D.1-i、D.1-k、D.1-l、D.1-m、D.1-n、D.1-o、D.1-p、D.1-q、D.1-r和D.1-s,优选D.1-a的残基: [0148] [0149] 其中: [0150] *为与分子的其余部分的连接点;15 21 [0151] R 和R 具有上文所给含义之一,尤其是优选的含义;17 18 19 20 [0152] 存在的话,R 、R 、R 和R 具有上文所给含义之一,尤其是优选的含义;x4 [0153] R 如上文所定义;x4a x4 [0154] R 为氢或具有对R 所给含义之一;和 [0155] a为0、1、2、3、4、5、6、7或8。 [0156] 根据该实施方案的另一具体方面,D1选自式D.1-t、D.1-u、D.1-v、D.1-w、D.1-x、D.1-y和D.1-z的残基: [0157] [0158] 其中: [0159] *为与分子的其余部分的连接点; [0160] R15、R19、R20和R21具有上文所给含义之一,尤其是优选的含义; [0161] Rx1如上文所定义; [0162] Rx1a为氢或具有对Rx1所给含义之一;和 [0163] b为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。 [0164] 根据该实施方案的一个具体方面,D.2选自式D.2-a、D.2-b、D.2-c、D.2-d、D.2-e、D.2-f、D.2-g、D.2-h、D.2-i的残基: [0165] [0166] 其中: [0167] R16、R18、R23和R24具有上文所给含义之一,尤其是优选的含义; [0168] Rx4如上文所定义; [0169] Rx4a为氢或具有对Rx4所给含义之一;和 [0170] a为0、1、2、3、4、5或6。 [0171] 根据该实施方案的另一具体方面,D.2选自式D.2-a、D.2-b、D.2-c、D.2-d、D.2-e,D.2-f、D.2-g、D.2-h、D.2-i、D.2-k、D.2-l、D.2-m、D.2-n、D.2-o、D.2-p和D.2-q的残基: [0172] [0173] 其中:16 22 23 24 [0174] R 、R 、R 和R 具有上文所给含义之一,尤其是优选的含义;x1 [0175] R 如上文所定义;x1a x1 [0176] R 为氢或具有对R 所给含义之一;和 [0177] b为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。17 18 [0178] 根据该实施方案的一个具体方面,R 和R 彼此独立地选自C1-C8烷基、C2-C8链烯基、C6-C20芳基、杂芳基、C7-C20芳烷基、C8-C20芳基链烯基、C8-C10芳基炔基和C5-C12环烷基, 14 14 其中烷基或链烯基可未被取代或者可带有1、2或3个选自四氢呋喃基、卤素、S-R 、O-R 、 14 14 14 14' 14 14' 14 14' CO-OR 、O-CO-R 、NR R 、CONR R 和NR -CO-R 的取代基,其中芳基,杂芳基,芳烷基、芳基链烯基和芳基炔基的芳基结构部分,和环烷基未被取代或者可带有选自C1-C8烷基、C2-C8链烯基和C8-C20芳基链烯基的取代基;或者 17 20 17 20 17 [0179] R 和R 可与R 所连接的氮原子以及R 和N-R 所连接的苯环的碳原子一起形成5、6或7元饱和或不饱和的杂环,其可具有另一个选自O、S和N的杂原子作为环成员,且 X4 其中所述杂环可未被取代或者可带有一个或多个选自C1-C20烷基和苯基的取代基R , x4 [0180] 此外两个键接在相邻碳原子上的基团R 与它们所键接的碳原子一起形成4、5、6或7元饱和或不饱和碳环或选自苯和9H-芴的芳环,其中所述碳环和芳环未被取代或者带 有一个或多个选自C1-C6烷基和芴-9-亚基甲基的取代基,和/或两个存在于同一碳原子上 x4 的基团R 可为C1-C20烷二基; [0181] R15选自氢、NR25R26、OR25、SR25、O-CO-R25和NR25-CO-R26;且R19、R20和R21为氢,其中14 14 14 25 26 27 R '具有对R 所给含义之一,且R 、R 、R 、R 和Z如上文所定义。 [0182] 根据该实施方案的一个更具体的方面,D为式D.1的残基。特别地,D为残基D.1,其中: [0183] R17和R18彼此独立地选自C1-C8烷基;苯基,其未被取代或者带有1或2个选自C1-C6烷基、C1-C4烷氧基、2-苯基乙烯基、2,2-二苯基乙烯基和三苯基乙烯基的取代基; 9H-芴-2-基,其未被取代或者带有1、2或3个选自C1-C6烷基和芘基(其未被取代或者带 有1或2个选自C1-C6烷基的取代基)的取代基; [0184] 或者 [0185] R17和R18与它们所连接的氮原子一起为吗啉基; [0186] 或者 [0187] R17和R20与R17所连接的氮原子以及R20和N-R17所连接的苯环的碳原子一起形成x4 X4 5或6元氮杂环,其未被取代或者带有2个基团R ,其中两个位于相邻碳原子上的基团R 与它们所键接的碳原子一起形成4、5、6或7元饱和环或苯环; [0188] R15为氢、C1-C20烷基或OR25,其中R25如上文所定义,优选R25为C1-C14烷基;和[0189] R19、R20和R21各自为氢。 [0190] 根据该实施方案的另一个更具体的方面,D为式D.1的残基,其中R17和R18与它们所连接的氮原子一起为硫代吗啉基、哌啶基、哌嗪基、吡咯烷基、吡唑烷基或咪唑烷基。 [0191] 根据该实施方案的一个甚至更具体的方面,D为式D.1残基,其中R15、R19、R20和R2117 18 各自为氢,且R 和R 彼此独立地选自C1-C6烷基。 [0192] 根据该实施方案的另一个更具体的方面,D为式D.1的残基,其选自式D.1-1和D.1-2的残基: [0193] [0194] 其中: [0195] *表示与分子的其余部分的连接点;和18 [0196] R 为被2-苯基乙烯基或2,2-二苯基乙烯基取代的苯基、9H-芴-2-基或9,9-二(C1-C8烷基)-9H-芴-2-基。 18 [0197] 特别地,R 为在4位上带有一个选自2-苯基乙烯基和2,2-二苯基乙烯18 基的基团的苯基,或者R 为9H-芴-2-基、9,9-二甲基-9H-芴-2-基、9,9-二乙 基-9H-芴-2-基,9,9-二正丙基-9H-芴-2-基或者9,9-二正丁基-9H-芴-2-基。 [0198] 合适的给体D的实例为: [0199] [0200] [0201] [0202] 另一种合适的给体D为: [0203] [0204] 尤其优选的给体D为: [0205] [0206] 本发明的另一具体实施方案涉及用式(I)化合物敏化的电极层,包含所述电极层的光电转化器件,式(I)化合物,其中在式(I)化合物中,A选自式A.1.1a、A.1.1b、A.2、 A.3、A.4和A.5的残基: [0207] [0208] 其中: [0209] #表示与式I化合物的其余部分的键;- 29 30 31 32 33 34 35 [0210] Y、R 、R 、R 、R 、R 、R 和R 如上文所定义。 [0211] 根据该实施方案的一个具体方面,A为式A.1.1a、A.1.1b、A.2、A.3或A.4的残基,[0212] 其中:29 14 [0213] R 选自残基G,未被间隔或被O、S、CO、NR 或其组合间隔的C1-C20烷基,C6-C20芳基,杂芳基,C7-C20芳烷基,被1、2或3个C1-C8烷基取代的C6-C20芳基,和C7-C20芳烷基,其中芳烷基的芳基结构部分被1、2或3个C1-C8烷基取代;30 14 [0214] R 选自残基G;氢;C1-C20烷基,其中烷基未被间隔或被O、S、CO、NR 或其组合间隔;C6-C20芳基、杂芳基和C6-C20芳基,其中芳烷基的芳基结构部分被1、2或3个C1-C8烷基取代;31 [0215] R 选自氢和式D*的残基: [0216]1 2 [0217] 其中#*表示与分子的其余部分的连接点;m为1、2、3、4、5或6,且D、R和R 如上文所定义;32 33 34 35 14 [0218] R 、R 、R 和R 独立地选自氢;或C1-C20烷基,其中烷基未被间隔或被O、S、NR或其组合间隔;C6-C20芳基、杂芳基和C6-C20芳基,其中芳烷基的芳基结构部分被1、2或3个C1-C8烷基取代;和 28 28 - + 28 28 - + 28 - + 28 [0219] G选自-R -COOH、-R -COOZ、-R -SO3H、-R -SO3Z、-R -OP(O)(OZ)2、-R -OP(O)28 - + 28 (OH)2和-R -OP(O)(OH)OZ,其中R 为直接键、C1-C20亚烷基、C2-C4亚链烯基或C6-C10亚芳+ 14 + 14 基,且Z为N(R )4或碱金属阳离子,其中R 如上文所定义;和 [0220] Y-如上文所定义。 [0221] 根据该实施方案的一个具体方面,R29为残基G、C1-C8烷基或间隔有一个或多个选14 自选自O、S、CO和NR 的杂原子或杂原子基团的C1-C8烷基;特别为残基G; [0222] R30为氢、残基G、C1-C8烷基或间隔有一个或多个选自选自O、S、CO和NR14的杂原子或杂原子基团的C1-C8烷基; [0223] R31为氢; [0224] R32、R33、R34和R35彼此独立地选自氢、C1-C8烷基和间隔有一个或多个选自选自O、14 S和NR 的杂原子的C1-C8烷基; [0225] G为-R28-COOH或-R28-COO-Z+;其中R28为直接键、C1-C10亚烷基、C2-C4亚链烯基或+ + + + + 14 + 14C6-C10亚芳基,且Z 为碱金属阳离子如Na 、K、Li或Rb ,或N(R )4,其中各R 彼此独立地 14 - 选自氢、苯基和C1-C20烷基,其中两个R 取代基任选形成环;且Y 如上文所定义或者具有 下文所给的优选含义之一。 [0226] 根据该实施方案的一个更具体的方面,A为式A.1.1a的残基。根据该实施方案的30 31 32 33 34 35 一个甚至更具体的方面,A为式A.1.1a的残基,其中R 、R 、R 、R 、R 和R 各自为氢,且 29 R 为残基G。 [0227] 根据该实施方案的一个特别具体的方面,A为式A.1.1a的残基: [0228] [0229] 其中: [0230] #表示与分子的其余部分的连接点; [0231] R29为-R28-CONH-OH,其中R28为直接键、C1-C4亚烷基、C2-C4亚链烯基或亚苯基; [0232] Y-如上文所定义且优选具有优选含义之一。 [0233] 根据该实施方案的另一个特别具体的方面,A为式A.1.1a的残基: [0234] [0235] 其中: [0236] #表示与分子的其余部分的连接点; [0237] R29为-R28-COOH或-R28-COO-Z+,其中R28为直接键、C1-C4亚烷基、C2-C4亚链烯基或+ 14 + + + +亚苯基;且Z为N(R )4、Li、Na或K ; [0238] R14为氢或C1-C20烷基;和 [0239] Y-如上文所定义且优选具有优选含义之一。 [0240] 优选的受体A的实例为: [0241] [0242] 其中#表示与分子的其余部分的连接点,Y-如上文所定义且优选具有优选含义之一。 [0243] 特别地,在式A.1.1a的残基中,R28为C1-C4亚烷基,尤其为-CH2-或-CH2-CH2-。R2928 28 - 特别为R -COOH,其中R 为C1-C2亚烷基,Y 如上文所定义且优选具有优选含义之一。 [0244] 本发明的一个优选方面涉及用式(I)化合物敏化的电极层、包含所述电极层的光- 电转化元件、式(I)化合物及其用途,其中在式(I)化合物中,Y为提供共轭π电子体系的 阴离子。 [0245] 共轭π电子体系是化合物中的具有离域电子的连接p轨道的体系,其具有交替的单键和多重键,所述体系通常可降低分子的整体能量和提高稳定性。孤对、残基或正碳离子可为该体系的一部分。相应的化合物可为环状的或非环状的。 [0246] 优选的提供共轭π电子体系的阴离子Y-为: [0247] [0248] [0249] [0250] 本发明的另一优选方面涉及用式(I)化合物敏化的电极层、包含所述电极层的光- 电转化元件、式(I)化合物及其用途,其中在式(I)化合物中,Y为金属配合物阴离子。 [0251] 金属配合物阴离子是包含一个或多个金属阳离子,优选一个或多个过渡金属阳离子,和一个或多个配体的阴离子。优选地,所述一个或多个过渡金属阳离子选自Ru、Pt、Ir、Rh、Re、Os、Fe、W、Cr、Mo、Ni、Co、Mn、Zn、Cu及其组合,更优选选自Ru、Os、Fe及其组合,最优选为Ru。 [0252] 所述一个或多个配体选自阳离子配体、阴离子配体、中性配体及其组合,从而使得所得的金属配合物阴离子带负电荷。 [0253] 优选的金属配合物阴离子由下式描述: [0254] [0255] 本发明的另一优选方面涉及用式(I)化合物敏化的电极层、包含所述电- 极层的光电转化元件、式(I)化合物及用途,其中在式(I)化合物中,Y为包含选 - - - - - - 自-SO3、-COO、-O-S(=O)2O、-P(=O)(OH)(O)、-P(=O)(OH)(O)和-SCN的结构部分 的阴离子。 [0256] 本发明的另一优选方面涉及用式(I)化合物敏化的电极层、包含所述电极层的光- 电转化元件、式(I)化合物及其用途,其中在式(I)化合物中,Y为式(II)的阴离子: [0257] A1–A2–E– (II) [0258] 其中: [0259] A1为共轭π电子体系的基团; [0260] A2为具有1-24个碳原子的未取代烷基链或者具有1-24个碳原子的包括取代基的取代的烷基链,其中在所述烷基或取代的烷基链中,任选地,一个或多个官能团,特别是一个或多个酯基位于相应的C原子之间; [0261] E–为选自-SO3-、-COO-、-O-S(=O)2O-、-P(=O)(OH)(O-)和-P(=O)(OH)(O-)的结构部分。 [0262] 本发明的一个优选方面涉及用式(I)化合物敏化的电极层、包含所述电极层的光- 电转化元件、式(I)化合物及其用途,其中在式(I)化合物中,Y为式(III)的阴离子: [0263] [0264] 其中: [0265] x,y彼此独立地选自0和1; [0266] z独立地选自0、1、2、3、4、5、6、7、8和9;1 1 [0267] R如权利要求1所定义,条件是至少一个R 选自未取代的C1-C20烷基,其中烷基未14 被间隔或被O、S、CO、NR 或其组合间隔;取代的C1-C20烷基,其中烷基未被间隔或被O、S、 14 14 CO、NR 或其组合间隔;未取代的C1-C20环烷基,其中烷基未被间隔或被O、S、CO、NR 或其 14 组合间隔;取代的C1-C20环烷基,其中烷基未被间隔或被O、S、CO、NR 或其组合间隔;未取代的C6-C20芳基、取代的C6-C20芳基、未取代的C6-C20杂芳基、取代的C6-C20杂芳基; 2 [0268] R彼此独立地选自H、NO2、CN、COR’、COOR’、SO2R’和SO3R’;其中各R’独立地选自未取代的芳基、取代的芳基、具有1-10个碳原子的未取代烷基、具有1-10个碳原子的包括取代基的取代烷基、具有5-7个碳原子的未取代环烷基,和具有5-10个碳原子的包括取代 基的取代环烷基,其中在所述烷基或环烷基中,在相应C原子之间可插入一个氧原子或两 个不相邻的氧原子; 3 4 [0269] R,R彼此独立地选自H、F、Cl、Br和I。1 [0270] 根据本发明的一个优选方面,在式(III)中,一个或多个R与一个或多个其他芳环稠合,或者经由一个原子或者经由单键与一个或多个其他芳环或杂芳环连接,其中所述 一个或多个其他芳环或杂芳环各自彼此独立地未被取代或者被取代。 [0271] 优选的式(I)化合物为: [0272] [0273] [0274] [0275] [0276] [0277] [0278] [0279] [0280] 式(I)化合物可通过将相应的羰基化合物与下文或实验部分中所述的喹啉 异喹啉 吡啶 苯并噻唑 吲哚 吖啶 或苯并 唑 盐缩合而制备。 [0281] 方案1显示了式(I)化合物的制备,其中n为0或1: [0282] 在n=0的情况下: [0283] [0284] 在n=1的情况下: [0285] [0286] 在方案1中,D、A、R1、R2和n如上文所定义。 [0287] 例如,季盐(III)与羰基化合物(II)或(IIa)的缩合反应条件为在哌啶或吡咯烷存在下在乙醇中回流(参见例如J.Chem.Soc.1961,5074,Dyes&Pigments 2003,58,227),或者在乙酸酐中加热(参见例如Indian J.Chem.1968,6,235),或者在乙酸中在乙酸铵存 在下加热。 [0288] 在缩合反应后,可经由抗衡阴离子置换反应用抗衡阴离子置换无机阴离子如溴离子。 [0289] 在缩合前,可对基团G进行保护。然后,在缩合反应后,可移除保护基团。包括COOH- +或COOZ的基团G可例如用叔丁基保护。然后,在缩合反应后,可将COO-叔丁基转化成COOH - + 或COOZ。 [0290] 式(I)化合物还可通过相应的喹啉、异喹啉、吡啶、苯并噻唑、吲哚、吖啶或苯并唑衍生物与羰基化合物缩合,随后季化成相应的喹啉 异喹啉 吡啶 苯并噻唑吲哚 吖啶 或苯并 唑 盐。 [0291] 起始物质例如部分为商品或者可根据本领域已知的方法获得。 [0292] 所述氧化物半导体细颗粒例如由TiO2、SnO2、WO3、ZnO、Nb2O5、Fe2O3、ZrO2、MgO、WO3、ZnO、CdS、ZnS、PbS、Bi2S3、CdSe、CdTe或其组合制成。优选地,所述氧化物半导体细颗粒由TiO2制成。 [0293] 根据本发明的一个具体方面,电极层包含式(I)染料或式(I)染料的混合物作为仅有的染料。 [0294] 优选用式(I)染料和一种或多种其他染料敏化且由氧化物半导体细颗粒制成的多孔膜。 [0295] 其他染料的实例为金属配合物染料(优选所述金属为Ru、Pt、Ir、Rh、Re、Os、Fe、W、Cr、Mo、Ni、Co、Mn、Zn或Cu,更优选为Ru、Os或Fe,最优选为Ru)和/或选自如下组的有机染料:二氢吲哚、香豆素、花青、部花青、半花青、次甲基、偶氮、醌、醌亚胺、二酮基吡咯并吡咯、喹吖啶酮、方酸菁(squaraine)、三苯基甲烷、苝、靛蓝、呫吨、曙红、若丹明及其组合。作为其他染料,优选次甲基染料。 [0296] 如果存在的话,其他染料与式(I)染料的摩尔比通常为1:19-19:1,优选为1:9-9:1,更优选为1:5-5:1,最优选为1:3-3:1。 [0297] 例如,染料与添加剂,优选共吸附剂吸附在一起。 [0298] 该类添加剂的实例为选自如下组的共吸附剂:甾族化合物(优选脱氧胆酸、脱氢脱氧胆酸、鹅脱氧胆酸、胆酸甲酯、胆酸钠盐或其组合)、冠醚、环糊精、杯芳烃、聚氧化乙烯、异羟肟酸、异羟肟酸衍生物及其组合,尤其是异羟肟酸和异羟肟酸衍生物。 [0299] 该类添加剂与式(I)染料的摩尔比通常为1000:1-1:100,优选为100:1-1:10,最优选为10:1-1:2。 [0300] 例如,该类添加剂不是染料。 [0301] 本发明还涉及一种光电转换器件,其包含本文所定义的电极层。 [0302] 该类光电转化器件通常包含: [0303] (a)透明导电电极衬底层, [0304] (b)电极层,其包含用(c)敏化且由氧化物半导体细颗粒制成的多孔膜, [0305] (c)式(I)的染料, [0306] (d)对电极层,和 [0308] 组分(c)还可为式(I)染料和一种或多种其他染料的组合。 [0309] 优选地,透明导电电极衬底层(a)包含(例如,由其组成): [0310] (a-1)透明绝缘层,和 [0311] (a-2)透明导电层。 [0312] 透明导电层(a-2)通常位于透明绝缘层(a-1)和电极层(b)之间。 [0313] 透明绝缘层(a-1)的实例包括钠玻璃、熔融石英玻璃、晶态石英玻璃、合成石英玻璃的玻璃衬底;耐热树脂板,例如柔性膜;金属板;由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)制成的透明塑料板;陶瓷的抛光板,例如氧化钛或氧化铝。 [0314] 透明导电层(a-2)的实例为导电金属氧化物,例如ITO(铟-锡复合氧化物),IZO(铟-锌复合氧化物),FTO(氟掺杂的氧化锡),硼、镓或铝掺杂的氧化锌,和铌掺杂的氧化钛。透明导电层(a-2)的厚度通常为0.1-5μm(微米)。表面电阻率通常低于40欧姆/ sq,优选低于20欧姆/sq。 [0315] 为了提高透明导电层(a-2)的导电性,可在其上形成由例如银、铂、铝、镍或钛制成的金属布线层。金属布线层的面积比通常处于不显著降低透明导电电极衬底层(a)的透光性的范围内。当使用该金属布线层时,所述金属布线层可作为格栅状、条带状或梳状图案提供。 [0316] 电极层(b)通常位于透明导电电极衬底层(a)和电解质层(e)之间。 [0317] 电极层(b)的氧化物半导体细颗粒的多孔膜可通过水热法、溶胶/凝胶法或在气相中高温水解而制备。所述细颗粒通常具有1-1000nm的平均粒径。可将不同尺寸的颗粒 混合,且可用作单一或多层多孔膜。氧化物半导体层(b)的多孔膜通常具有0.5-50μm(微 米)的厚度。 [0318] 希望的话,可在电极层(b)上形成阻挡层(通常位于电极层(b)表面和染料(c)之间和/或位于电极层(b)和透明导电电极衬底层(a)之间)以改善电极层(b)的性能。形 成阻挡层的一个实例是将电极层(b)浸入金属醇盐如乙醇钛、异丙醇钛和丁醇钛,氯化物 如氯化钛、氯化锡和氯化锌,氮化物和硫化物的溶液中,然后干燥或烧结衬底。例如,阻挡层由金属氧化物(例如TiO2、SiO2、Al2O3、ZrO2、MgO、SnO2、ZnO、Eu2O3和Nb2O5或其组合)或聚合物(例如聚(氧化亚苯基-共聚-2-烯丙基氧化亚苯基)或聚甲基硅氧烷)制成。该类 层制备的细节描述于例如Electrochimica Acta,1995,40,643;J.Phys.Chem.B,2003,107, 14394;J.Am.Chem.Soc.,2003,125,475;Chem.Lett,2006,35,252;J.Phys.Chem.B,2006, 110,19191;J.Phys.Chem.B,2001,105,1422中。可施加阻挡层以防止不希望的反应。阻挡层通常是致密和密实,且通常比电极层(b)薄。 [0319] 优选地,对电极层(d)包含(例如,由其组成): [0320] (d-1)导电层,和 [0321] (d-2)绝缘层。 [0322] 导电层(d-1)通常位于绝缘层(d-2)和电解质层(e)之间。 [0323] 例如,导电层(d-1)包含导电性碳(例如石墨、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、碳纳米纤维、碳纤维、石墨烯或炭黑),导电金属(例如金或铂),金属氧化物(例如ITO(铟-锡复合氧化物),IZO(铟-锌复合氧化物),FTO(氟掺杂的氧化锡),硼、镓或铝掺杂的氧化锌,和铌掺杂的氧化钛)或其混合物。 [0324] 此外,导电层(d-1)可为通过在导电氧化物半导体如ITO、FTO等的薄膜(通常具有0.1-5μm(微米)的厚度)上形成铂、碳等的层(通常具有0.5-2,000nm的厚度)而获 得那些。铂、碳等的层通常位于电解质层(e)和绝缘层(d-2)之间。 [0325] 绝缘层(d-2)的实例包括钠玻璃、熔融石英玻璃、晶态石英玻璃、合成石英玻璃的玻璃衬底;耐热树脂板,例如柔性膜;金属板;由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)制成的透明塑料板;陶瓷的抛光板,例如氧化钛或氧化铝。 [0326] 染料(c)通常置于电极层(b)上,其置于面向电解质层(e)的电极层(b)表面上。 [0327] 为了将染料(c)吸附在电极层(b)上,可将电极层(b)浸入染料的溶液或分散液体中。染料溶液或染料分散液体的浓度没有限制,但优选为1μM(微摩尔)至1M,优选为 10μM(微摩尔)至0.1M。染料吸附的时间优选为10秒至1000小时或更少,更优选1分钟 至200小时或更少,最优选1-10小时。染料吸附的温度优选为室温至溶剂或分散液体的沸 点。吸附可通过浸涂、浸没或在搅拌下浸没而进行。作为搅拌方法,使用搅拌器、超声分散、球磨机、调漆机、砂磨机等,然而搅拌方法应不限于此。 [0328] 用于溶解或分散染料(c)的溶剂包括水,醇溶剂如甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、乙二醇和丙二醇,醚溶剂如二 烷、二乙醚、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、二氧戊环、叔丁基甲基醚、乙二醇二烷基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯和丙二醇甲基醚,酮溶剂如丙酮,酰胺溶剂如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮,腈溶剂如乙腈、甲氧基乙腈、甲氧基丙腈、丙腈和苄腈,碳酸酯溶剂如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸二乙酯,杂环化合物如3-甲基-2- 唑烷酮、二甲亚砜、环丁砜和γ-丁内酯,卤代烃溶剂如二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、三氯乙烷、三氯乙烯、氯苯、邻二氯苯、1-氯萘、溴仿、溴苯、甲基碘、碘苯和氟苯,以及烃溶剂如苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙苯、异丙苯、正戊烷、正己烷、正辛烷、环己烷、甲基环己烷、1,5-己二烯和环己二烯。这些可单独使用或者以包含两种或更多种溶剂的混合物形式使用。作为溶剂,可使用超临界溶剂如超临界二氧化碳。 [0329] 作为染料(c),式(I)染料可单独或者与一种或多种其他染料组合地吸附在电极层(b)层上。一起吸附的染料不限于式(I)染料。两种或更多种染料可逐一或全部一起通 过将染料溶于溶剂中而吸附在电极层(b)上。优选使用在不同波长内具有不同吸收峰的染 料以吸收宽范围的光波长并产生较高的电流。吸附在电极层(b)上的两种或更多种染料的 比例没有限制,但优选各染料具有大于10%的摩尔比。 [0330] 对染料(c)的吸附而言,可组合使用添加剂。添加剂可为推测具有控制染料吸附作用的任意试剂。添加剂包括缩合试剂如硫醇或羟基化合物和共吸附剂。这些可单独 使用或者以其混合物的形式使用。添加剂与染料的摩尔比优选为0.01-1,000,更优选为 0.1-100。 [0331] 例如,染料吸附的电极层可用胺如4-叔丁基吡啶处理。作为处理方法,可使用如下方法:将染料敏化的电极层浸入可用溶剂如乙腈或乙醇稀释的胺溶液中。 [0332] 以上述方式,可获得本发明的电极层。 [0333] 当电解质层(e)呈溶液、准固体或固体形式,电解质层(e)通常包含: [0334] (e-1)电解质复合物, [0335] (e-2)溶剂和/或离子液体,和优选的 [0336] (e-3)其他添加剂。 [0337] 电解质复合物(e-1)的实例包括金属碘化物如碘化锂、碘化钠、碘化钾、碘化铯或碘化钙与碘的组合,季铵碘化物如四烷基碘化铵、碘化吡啶 或碘化咪唑 与碘的 组合,金属溴化物如溴化锂、溴化钠、溴化钾、溴化铯或溴化钙与溴的组合,季铵溴化物如四烷基溴化铵或溴化吡啶 与溴的组合,金属配合物如亚铁氰酸盐-氰铁酸盐或二茂 铁-ferricynium离子,硫化物如多硫化钠和烷基硫醇、烷基二硫化物,紫精染料,氢醌-醌,以及氮氧自由基如2,2,6,6-四甲基-1-哌啶基氧基(TEMPO)与氧铵盐的组合。可通过添 加氧化剂(例如NOBF4)将氮氧自由基部分原位转化成氧铵盐而制备电解质复合物(e-1)。 [0338] 上述电解质复合物(e-1)可单独使用或者以混合物的形式使用。作为电解质复合物(e-1),可使用在室温下处于熔融状态下的熔融盐。当使用该类熔融盐时,特别地,无需使用溶剂。 [0339] 电解质溶液中的电解质复合物(e-1)浓度优选为0.05-20M,更优选为0.1-15M。 [0340] 溶剂(e-2)例如为腈溶剂如乙腈、甲氧基乙腈、甲氧基丙腈、丙腈和苄腈,碳酸酯溶剂如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸二乙酯,醇溶剂如甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、乙二醇和丙二醇,醚溶剂如二 烷、二乙醚、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、二氧戊环、叔丁基甲基醚、乙二醇二烷基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯和丙二醇甲基醚,水,酮溶剂如丙酮,酰胺溶剂如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮,杂环化合物如3-甲基-2- 唑烷酮、二甲亚砜、环丁砜和γ-丁内酯,卤代烃溶剂如二氯甲烷、氯仿、二氯乙 烷、三氯乙烷、三氯乙烯、氯苯、邻二氯苯、1-氯萘、溴仿、溴苯、甲基碘、碘苯和氟苯,和烃溶剂如苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙苯、异丙苯、正戊烷、正己烷、正辛烷、环己烷、甲基环己烷、1,5-己二烯和环己二烯,或者上述溶剂的组合;且离子液体为季化咪唑 - - - - 盐、季化吡啶 盐、季铵盐或其组合,优选所述盐的阴离子为BF4、PF6、F(HF)2、F(HF)3、双- - - - - - - - (三氟己烷磺酰基)亚胺[(CF3SO2)2N]、N(CN)2、C(CN)3、B(CN)4、SCN、SeCN、I、IO3或其组合。 [0341] 例如,光电转化器件包含溶剂(例如,无离子液体)。例如,光电转化器件包含离子液体(例如,无溶剂)。 [0342] 其他添加剂(e-3)的实例为锂盐(尤其是0.05-2.0M,优选0.1-0.7M)(例如LiClO4、LiSO3CF3或Li(CF3SO2)N);吡啶类(尤其是0.005-2.0M,优选0.02-0.7M)(例如吡 啶、叔丁基吡啶或聚乙烯基吡啶);胶凝剂(尤其是0.1-50重量%,优选1.0-10重量%,基 于组分e的重量)(例如聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氧化乙烯衍生物、聚 丙烯腈衍生物或氨基酸衍生物);纳米颗粒(尤其是0.1-50重量%,优选1.0-10重量%, 基于组分e的重量)(例如导电纳米颗粒,特别是单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或其组合、碳纤维、炭黑、聚苯胺-炭黑复合材料、TiO2、SiO2或SnO2);及其组合。 [0343] 在本发明中,可使用无机固体化合物如CuI、CuSCN、CuInSe2、Cu(In,Ga)Se2、CuGaSe2、Cu2O、CuS、CuGaS2、CuInS2、CuAlSe2、GaP、NiO、CoO、FeO、Bi2O3、MoO2、Cr2O3、CsSnI3等,有机空穴传输材料或电子传输材料代替电解质层(e)。有机空穴传输材料的实例为p型 半导体,其基于聚合物如聚噻吩和聚芳基胺,或者基于无定形的、可可逆氧化的非聚合物型有机化合物如螺双芴类。这些固体p型半导体可以以未掺杂和掺杂形式使用。这些化合物 可单独使用或者以两种或更多种的混合物形式使用。 [0344] 本发明的电极层、光电转化器件和DSC可如US4,927,721、US5,084,365、US5,350,644和US5,525,440所述或者与此类似地制备。 [0345] 本发明还涉及一种染料敏化太阳能电池,其包含本文所述的光电转化器件。 [0347] 本发明还涉及本文所定义的式(I)化合物作为染料敏化太阳能电池中的染料的用途。 [0348] 本发明涉及本文所定义的式(I)化合物。优选的式(I)化合物具有上文所述的优选结构。 [0349] 现在通过下文实施例进一步详细阐述本发明。然而,下文实施例的目的仅仅是示意性的,并非旨在将本发明限制于此。 [0350] 实施例A-1: [0351] [0352] A-1-1: [0353] [0354] 将7.17g(50.1mmol)4-甲基喹啉和10.4ml(70.4mmol)溴乙酸叔丁酯添加至150ml甲苯中,在80℃和N2下搅拌过夜。通过过滤收集沉淀,用甲苯洗涤并干燥,从而获得13.6g浅灰色固体状的实施例A-1-1标题化合物。粗产物在不进一步纯化下用于下一步骤中。 [0355] A-1-2: [0356] [0357] 将2.35g(5.33mmol)4-[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]-1,2,3,3a,4,8b-六氢-戊环并[b]吲哚-7-甲醛和1.80g(5.33mmol)实施例A-1-1添加至30ml乙酸酐中,并在80℃ 和N2下搅拌过夜。真空移除溶剂。残余物通过快速层析法在硅胶上使用CH2Cl2和甲醇 (10:1)作为洗脱液而纯化,从而获得3.76g(4.93mmol;93%)蓝色固体状的实施例A-1-2 标题化合物。结构通过1H-NMR谱(CDCl3)确认。δ[ppm]:1.47(s,9H),1.63-2.20(m,6H), 3.87(t,1H),4.92(t,1H),5.95(s,2H),6.94(t,2H),7.02-7.11(m,4H),7.24-7.45(m,7H), 7.56-7.87(m,11H),8.01(t,1H),8.08(t,1H),8.60(t,1H),10.03(d,1H)。 [0358] A-1-3: [0359] [0360] 将4.78g(6.27mmol)实施例A-1-2溶于30ml CH2Cl2中。向所述溶液中滴加60ml三氟乙酸与CH2Cl2(1:1)的混合物,并借助冰浴冷却。将反应混合物在室温下搅拌3小时。 真空移除溶剂。残余物通过快速层析法在硅胶上使用CH2Cl2和甲醇(5:1)作为洗脱液而纯 化,从而获得3.25g(4.61mmol:74%)蓝色固体状的实施例A-1-3标题化合物。结构通过 1 H-NMR谱(DMSO-d6)确认。δ[ppm]:1.25-2.12(m,6H),3.84(t,1H),4.96(t,1H),5.78(s, 2H),6.95-7.60(m,17H),7.90-8.25(m,6H),8.40(d,1H),9.03-9.10(m,2H)。 [0361] A-1-4: [0362] [0363] 将1.32g(3mmol)4-[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]-1,2,3,3a,4,8b-六氢-戊环并[b]吲哚-7-甲醛、0.77g(9mmol)氰基乙酸添加至20ml乙腈中。向所述混合物中添加5 滴哌啶,并在回流和N2下搅拌过夜。将反应混合物倾至水中,从而获得沉淀。通过过滤收集沉淀,并用水洗涤。将固体干燥并通过快速层析法在硅胶上使用CH2Cl2和甲醇(10:1)作为 洗脱液而纯化,从而获得1.42g(2.8mmol:92%)橙色固体状的实施例A-1-4标题化合物。 1 结构通过 H-NMR谱(CDCl3)确认。δ[ppm]:1.40-2.13(m,6H),3.82(t,1H),4.90(t,1H), 6.82(d,1H),6.95(s,1H),7.02-7.40(m,14H),7.60(d,1H),7.98(s,1H),8.06(s,1H)。 [0364] A-1-5: [0365] [0366] 将3.32g(6mmol)实施例A-1-4、2.20g(18mmol)丙烷磺内酯和0.73g(7.2mmol)三乙胺添加至100ml无水乙腈中,并在回流和N2下搅拌过夜。真空移除溶剂。残余物通过快 速层析法在硅胶上使用CH2Cl2和甲醇(5:1)作为洗脱液而纯化,从而获得2.97g(4.1mmol; 68%)橙红色固体状的实施例A-1-5标题化合物。结构通过1H-NMR谱(DMSO-d6)确认。 δ[ppm]:1.14(t,9H),1.25-2.10(m,8H),3.81(t,1H),4.27(t,2H),5.01(t,1H),6.88(d, 1H),7.02-7.48(m,15H),7.75(d,1H),7.91(s,1H),8.08(s,1H)。 [0367] A-1: [0368] [0369] 将212mg(0.3mmol)实施例A-1-3和146mg(0.2mmol)实施例A-1-5添加至20mlCH2Cl2中,并在室温下搅拌30分钟。向所述溶液中添加20ml 1N HCl并在室温下剧烈搅 拌1小时。真空移除CH2Cl2,从而获得沉淀。通过过滤收集沉淀,用水洗涤并真空干燥, 从而获得240mg(0.19mmol;95%)深蓝色固体状的实施例A-1标题化合物。结构通过 1 H-NMR 谱(DMSO-d6) 确 认。δ[ppm]:1.25-2.10(m,14H),3.77-3.91(m,2H),4.27(t,2H), 4.95-5.05(m,2H),5.78(s,2H),6.86-8.23(m,39H),8.38(d,1H),9.03-9.08(m,2H)。在乙醇中于350-900nm之间测定实施例A-1的溶液光谱,观察到三个峰。下文为各峰的峰位置λ -1 -1 -1 -1 峰和消光系数ε:Abs.1(582nm,51600M cm ),Abs.2(373nm,31300M cm ),Abs.3(459nm,-1 -1 52500M cm )。 [0370] 实施例A-2至A-14: [0372] 表1 [0373] [0374] [0375] [0376] [0377] [0378] [0379] 实施例D-1(制备DSC器件) [0380] 使用FTO(氟掺杂的氧化锡)玻璃衬底(<12欧姆/sq,A11DU80,由AGC FabritechCo.,Ltd.提供)作为基体材料,将其依次用玻璃清洁剂Semico Clean(Furuuchi Chemical Corporation)、完全去离子的水和丙酮处理,在每种情况下在超声浴中处理5分钟,然后在异丙醇中烘烤10分钟,并在氮气流中干燥。 [0381] 使用喷雾热解法来制备固体TiO2缓冲层。借助丝网印刷方法将氧化钛糊(PST-18NR,由Catalysts&Chemicals Ind.Co.,Ltd.提供)施加至FTO玻璃衬底上。在 120℃下干燥5分钟后,通过使用在空气中在450℃下30分钟和500℃下30分钟的热处 理而获得具有1.6μm(微米)厚度的工作电极层。然后将所得的工作电极用TiCl4如 M. 等所述(例如,在 M等,Adv.Mater.2006,18,1202中)处理。在烧结 后,将试样冷却至60-80℃。然后,用下文所示的添加剂(B-1)处理试样(EP10167649.2)。 制备处于乙醇中的5mM(B-1),将所述中间体浸渍20分钟,在纯乙醇浴中洗涤,在氮气流中 短暂干燥,随后在0.5mM染料(A-1)于乙腈+叔丁醇(1:1)的混合溶剂的溶液中浸渍1小 时,从而吸附所述染料。在从溶液中取出后,随后将样品在乙腈中洗涤,并在氮气流中干燥。 [0382] 接下 来旋 涂p型半 导体 溶液。 为此,使用0.165M螺-MeOTAD和 10mM2 LiN(SO2CF3)2(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)于氯苯中的溶液。将20μl/cm的 该溶液施加至样品上,使其作用60秒钟。然后在2000转/分钟下旋走上清液达30秒钟。 将所述衬底在环境条件下储存过夜。因此,HTM氧化,且出于该原因,电导率得以提高。 [0384] 为了测定上述光电转化器件的光电能量转化效率η,使用Source Meter Model2400(Keithley Instruments Inc.)在由日光模拟器(Peccell Technologies,Inc)产生 2 的人工日光(AM1.5,100mW/cm强度)照射下测定相应的电流/电压特性如短路电流密度 Jsc、开路电压Voc和填充因子F.F.。 [0385] [0386] 实施例D-2至D-8 [0387] 以与实施例D-1中所述相同的方式制备和评价DSC器件,不同之处在于用化合物(A-2)至(A-6)、(A-10)和A-12)代替化合物(A-1)。 [0388] 对比实施例D-9 [0389] 以与实施例D-1中所述相同的方式制备和评价DSC器件,不同之处在于用化合物(Ref-1)代替化合物(A-1)。化合物(Ref-1)并非是本发明的,且用作对比化合物。化合物 (Ref-1)与本发明化合物的区别之处仅在于抗衡阴离子。 [0390] 表2:固态DSC性能 [0391] |