包含異羥肟酸衍生物或其鹽作為添加劑的光電轉化器件及其製備方法

2023-09-21 07:36:15

專利名稱：包含異羥肟酸衍生物或其鹽作為添加劑的光電轉化器件及其製備方法
包含異羥肟酸衍生物或其鹽作為添加劑的光電轉化器件及其製備方法本發明涉及一種製備包含用基本透明的異羥肟酸或基本透明的其鹽處理的染料敏化金屬氧化物半導體的光電轉化器的方法。本發明還涉及一種可通過本發明方法獲得的光電轉化器件，還涉及一種包含所述光電轉化器件的光電池，尤其是太陽能電池。此外，本發明還涉及基本透明的異羥肟酸或基本透明的其鹽在提高染料敏化光電轉化器的能量轉化效率η中的用途。
背景技術：
使用由染料敏化的半導體金屬氧化物的光電轉化器件(下文稱為「染料敏化光電轉化器件」)及其材料和製備方法已例如公開於美國專利4，927，721、5，350，644、
6,245, 988,WO 2007/054470和WO 2009/013258中。由於其可使用用於其的廉價金屬氧化物半導體如二氧化鈦而無需提純至高純度，染料敏化光電轉化器件可以以與矽基電池相比 降低的成本製備。用於(例如)太陽能電池中的光電轉化器件總體性能的特徵在於若干參數，如開路電壓(V。。)、短路電流(Is。)、填充因子(FF)和由其導致的能量轉化效率(η)(參見例如Jenny Nelson, 「The Physics of Solar Cells，，(2003), Imperial College Press)。由於傳統的染料敏化光電轉化器件不一定具有足夠高的光電轉化效率，進行了許多嘗試以進一步改進這些器件。為此，EP 1473745提出了使具有疏水部分和錨定基團的化合物與染料一起共吸附至半導體金屬氧化物上，其描述了這導致開路電壓V。。的提高。US 6，586，670報導了一種使用用特定脲化合物處理的半導體金屬氧化物的染料敏化光電轉化器件，其具有優異的能量轉化效率H。使用包含異羥肟酸鹽結構部分的染料作為錨定基團以製備光電轉化器件例如由WO 99/03868,WO 2008/029523和WO 2006/010290已知。然而，就光電轉化而言，迄今為止尚未報導將異羥肟酸鹽化合物用於除結合捕光染料的任何其他目的。仍持續需要進一步改善染料敏化光電轉化器件的性能，尤其是其能量轉化效率
η ο因此，本發明的目的是提供一種具有改善的能量轉化效率η的光電轉化器件，包含所述器件的太陽能電池及其製備方法。所述目的通過下文詳述的方法和器件實現。本發明涉及一種製備染料敏化光電轉化器件的方法，所述器件包含含至少一種其上吸附有至少一種發色物質的半導體金屬氧化物的光敏層，其中所述半導體金屬氧化物用在400-1000nm，優選400_800nm的電磁波長範圍內基本透明的至少一種異羥肟酸或至少一種其鹽處理。令人驚訝地，在染料敏化光電轉化器件和包含該器件的太陽能電池中添加這類異羥肟酸/異羥肟酸鹽添加劑導致器件性能顯著改善，即使在電池中存在更少的吸光染料的情況下也是如此。
本發明還涉及一種可通過本發明方法獲得且具有如下特徵的染料敏化光電轉化器件以及包含這類器件的光電池，優選太陽能電池。所述光電池包含染料敏化光電轉化器件且為電路的一部分。此外，本發明還涉及上文和下文所定義的異羥肟酸和/或其鹽在改善染料敏化光電轉化器件以及包含所述器件的光電池，尤其是太陽能電池的能量轉化效率η中的用途。下文對本發明方法的描述也適用於本發明的染料敏化光電轉化器件和光電池。在本發明上下文中，「基本透明」意指異羥肟酸或其鹽基本不吸收，且優選也基本不反射400-1000nm,優選400_800nm波長範圍內的電磁福射。在所述波長範圍內「基本不吸收，且優選也基本不反射」意指異羥肟酸或其鹽具有在二氯甲烷中測得的在400-1000nm，優選400_800nm電磁波長範圍內低於IO3L · moF1 · cnT1,優選低於 IO2L · moF1 · cnT1 的消光係數。
如果使用TiO2作為半導體金屬氧化物，則異羥肟酸或其鹽可具有與TiO2吸收重疊的電荷轉移吸收帶。這些電荷轉移帶的消光係數在400nm處<1000L/(mol · cm)，且實際上不對光伏電池的光電流做出貢獻。本發明方法和器件具有若干優點。例如，本發明方法允許廉價且容易地製備具有優異能量轉化效率H的特徵且非常適用於太陽能電池中的耐用光電轉化器件。在本發明的上下文中，所用術語通常定義如下術語「陽離子當量」是指可中和異羥肟酸陰離子(R1-C(O)-NR2-O-)的陽離子的當量。例如，Ca2+離子可結合2個異羥肟酸根，即式(I』)中的M+對應於l/2Ca2+，此時陽離子當量為I丐尚子當量。除非另有說明，術語「烷基」、「烷氧基」、「烷硫基」、「滷代烷基」、「滷代烷氧基」、「滷代烷硫基」、「鏈烯基」、「鏈二烯基」、「鏈三烯基」、「炔基」、「亞烷基」和由其衍生的基團始終分別包括未支化和支化的「烷基」、「烷氧基」、「烷硫基」、「滷代烷基」、「滷代烷氧基」、「滷代烷硫基」、「鏈烯基」、「鏈二烯基」、「鏈三烯基」、「炔基」和「亞烷基」。前綴Cn-Cm表示烴單元中的相應碳數。除非另有說明，滷代取代基優選具有1-5個相同或不同的滷原子，尤其是氟原子或氯原子。在本說明書的上下文中，除非另有說明，Ctl亞烷基或(CH2)tl或類似措辭是指單鍵。術語「滷素」在每種情況下是指氟、溴、氯或碘，尤其是指氟、氯或溴。燒基和(例如)燒氧基、燒硫基、芳燒基、雜芳燒基、環燒基燒基或燒氧基燒基中的烷基結構部分具有I個或多個C原子，例如1-4個、1-6個、1-8個、1-10個、1-12個或
1-18個碳原子的飽和直鏈或支化烴基，例如C1-C4烷基如甲基、乙基、丙基、I-甲基乙基(異丙基)、丁基、I-甲基丙基(仲丁基)、2_甲基丙基(異丁基)或1，I-二甲基乙基(叔丁基)；C1-C6燒基如甲基、乙基、丙基、1_甲基乙基、丁基、1_甲基丙基、2_甲基丙基、I, I- _.甲基乙基、戊基、I-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、2，2-二甲基丙基、I-乙基丙基、己基、1，I-二甲基丙基、1，2-二甲基丙基、I-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1，I- 二甲基丁基、1，2- 二甲基丁基、1，3- 二甲基丁基、2，2- 二甲基丁基、2，3- 二甲基丁基、3，3_ _■甲基丁基、1_乙基丁基、2_乙基丁基、1，1，2- 二甲基丙基、I, 2, 2-二甲基丙基、
I-乙基-I-甲基丙基或I-乙基-2-甲基丙基！C1-C8燒基如如文對C1-C6燒基所述的基團，此外還有庚基、2-甲基己基、辛基或2，4-二乙基己基及其位置異構體K1-Cltl烷基如前文對C1-C8烷基所述的基團，此外還有壬基、癸基、2，4- 二甲基辛基及其位置異構體K1-C12烷基如前文對C1-Cltl烷基所述的基團，此外還有i^一烷基、十二烷基、5，7-二甲基癸基、3-甲基十一烷基及其位置異構體；和C1-C18烷基如前文對C1-C12烷基所述的基團，此外還有十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基及其位置異構體。C3-C10烷基為具有3-10個碳原子的飽和直鏈或支化烴基。其實例為丙基、I-甲基乙基(異丙基)、丁基、I-甲基丙基(仲丁基)、2-甲基丙基(異丁基)、1，1-二甲基乙基(叔丁基)、戊基、I-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、2，2-二甲基丙基、I-乙基丙基、己基、1，I-二甲基丙基、1，2-二甲基丙基、I-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1，I- 二甲基丁基、1，2- 二甲基丁基、1，3- 二甲基丁基、2，2- 二甲基丁基、2，3- 二甲基丁基、3，3_ —甲基丁基、1_乙基丁基、2_乙基丁基、I，1，2-二甲基丙基、I，2，2- 二甲基丙基、
1-乙基_1_甲基丙基、I-乙基_2_甲基丙基、庚基、2_甲基己基、羊基、2，4-二乙基己基、壬基、癸基、2，4- 二甲基辛基及其位置異構體。
C3-C12烷基為具有3-12個碳原子的飽和直鏈或支化烴基。其實例除上文對C3-Cici烷基所述的那些之外，還有十一烷基、十二烷基、5，7- 二甲基癸基、3-甲基十一烷基及其位置異構體。滷代烷基其氫原子被滷素原子如氟、氯、溴和/或碘部分或完全代替的通常具有1-4個、1-6個、1-8個、1-10個、1-12個或1_18個碳原子的上述烷基，例如氯甲基、二氯甲基、三氯甲基、氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、氯氟甲基、二氯氟甲基、氯二氟甲基、2-氟乙基、2_氣乙基、2_漠乙基、2_鵬乙基、2，2_ 二氣乙基、2，2，2_ 二氣乙基、2_氣-2-氣乙基、2_氣_2，2- 二氣乙基、2，2- 二氣-2-氣乙基、2，2，2- 二氣乙基、五氣乙基、2-氣丙基、3-氣丙基、2，2- 二氟丙基、2，3- 二氟丙基、2-氯丙基、3-氯丙基、2，3- 二氯丙基、2-溴丙基、
3-溴丙基、3，3，3-三氟丙基、3，3，3-三氯丙基、2，2，3，3，3-五氟丙基、七氟丙基、1_(氟甲基)_2_氣乙基、1-(氣甲基)-2-氣乙基、1-(漠甲基)-2-漠乙基、4_氣丁基、4_氣丁基、
4-溴丁基、九氟丁基、3-氯戊基、2-(氟甲基)己基、4-溴庚基、1-(氯甲基)-5-氯辛基、2，3- 二氣壬基、10-漠癸基、2，3，6- 二氣十一焼基、2_氣十二焼基。環焼基和(例如)環焼氧基或環焼基C1-C6焼基中的環焼基結構部分具有3個或更多個C原子，例如3-7個碳環成員如3、4、5、6或7個碳環成員的單環飽和烴基，如環丙基、環丁基、環戊基、環己基或環庚基。鏈烯基和(例如)芳基C2-C6鏈烯基中的鏈烯基結構部分具有2個或更多個C原子，例如2-4個、2-6個或2-12個碳原子和一個位於任意位置的雙鍵的單不飽和直鏈或支化烴基，例如C2-C6鏈烯基如乙烯基、I-丙烯基、2-丙烯基、I-甲基乙烯基、I-丁烯基、2-丁烯基、3_ 丁稀基、I-甲基-I-丙稀基、2_甲基-I-丙稀基、I-甲基-2-丙稀基、2_甲基-2-丙稀基、I-戊稀基、2_戊稀基、3_戊稀基、4_戊稀基、I-甲基-I-丁稀基、2_甲基_1-丁稀基、3_甲基-I-丁稀基、I-甲基-2- 丁稀基、2_甲基-2- 丁稀基、3_甲基-2- 丁稀基、I-甲基_3_ 丁稀基、2_甲基-3- 丁稀基、3_甲基-3- 丁稀基、1，I- 二甲基_2_丙稀基、1，2- 二甲基-I-丙稀基、1，2- 二甲基_2_丙稀基、I-乙基_1_丙稀基、I-乙基-2-丙稀基、I-己稀基、
2-己稀基、3_己稀基、4_己稀基、5_己稀基、I-甲基-I-戊稀基、2_甲基-I-戊稀基、3_甲基-I-戊稀基、4_甲基-I-戊稀基、I-甲基_2_戊稀基、2_甲基-2-戊稀基、3_甲基-2-戊稀基、4_甲基-2-戊稀基、I-甲基-3-戊稀基、2_甲基-3-戊稀基、3_甲基-3-戊稀基、4_甲基-3-戊烯基、I-甲基-4-戊烯基、2-甲基-4-戊烯基、3-甲基-4-戊烯基、4-甲基_4_戊稀基、1，1_ 二甲基_2_ 丁稀基、I，I-二甲基-3- 丁稀基、I，2_ 二甲基-I-丁稀基、I，2_ 二甲基_2_ 丁稀基、1，2_ 二甲基_3_ 丁稀基、1，3_ 二甲基-I- 丁稀基、1，3_ 二甲基-2- 丁稀基、1，3_ 二甲基_3_ 丁稀基、2，2_ 二甲基_3_ 丁稀基、2，3- 二甲基-I- 丁稀基、2，3- 二甲基_2_ 丁稀基、2，3_ 二甲基_3_ 丁稀基、3，3_ 二甲基-I- 丁稀基、3，3- 二甲基-2- 丁稀基、
1-乙基_1-丁稀基、1_乙基_2_丁稀基、1_乙基_3- 丁稀基、2-乙基_1-丁稀基、2-乙基-2- 丁稀基、2_乙基_3_ 丁稀基、I, 1，2_ 二甲基_2_丙稀基、I-乙基-I-甲基_2_丙稀基、I-乙基-2-甲基-I-丙稀基、I-乙基-2-甲基_2_丙稀基。炔基具有2個或更多個C原子，例如2-4個、2-6個或2_12個碳原子和I個或2個位於任何位置但不相鄰的三鍵的直鏈或支化烴基，例如C2-C6炔基如乙炔基、I-丙炔基、 2-丙炔基、I-丁炔基、2- 丁炔基、3- 丁炔基、I-甲基-2-丙炔基、I-戍炔基、2-戍炔基、3-戍炔基、4-戊炔基、I-甲基-2-丁炔基、I-甲基-3-丁炔基、2-甲基-3-丁炔基、3-甲基_1_ 丁塊基、1,1- 二甲基-2-丙塊基、I-乙基_2_丙塊基、I-己塊基、2_己塊基、3_己塊基、4_己塊基、5-己炔基、I-甲基-2-戊炔基、I-甲基-3-戊炔基、I-甲基-4-戊炔基、2-甲基-3-戊炔基、2-甲基-4-戊炔基、3-甲基-I-戊炔基、3-甲基-4-戊炔基、4-甲基-I-戊炔基、4-甲基-2-戊炔基、1，I- 二甲基-2- 丁炔基、1，I- 二甲基-3- 丁炔基、1，2- 二甲基-3- 丁炔基、2，2_ 二甲基_3_ 丁塊基、3，3_ 二甲基-I-丁塊基、I-乙基-2- 丁塊基、I-乙基-3- 丁塊基、
2-乙基-3- 丁塊基、I-乙基-I-甲基-2-丙塊基。鏈二烯基具有4個或更多個碳原子，例如4-6個、4-10個或4-12個碳原子和兩個位於任意位置但不相鄰的雙鍵的直鏈或支化烴基，如2，4- 丁二烯基、2，4-戊二烯基、2-甲基-2，4-戍二稀基、2，4-己二稀基、2，4-庚二稀基、2，4-羊二稀基、2，4-壬二稀基、2，4-癸二烯基、I, 3- 丁二烯基、I, 3-戊二烯基、2-甲基-1，3-戊二烯基、I, 3-己二烯基、I, 3-庚二稀基、1，3-羊二稀基、I, 3-壬二稀基、I, 3-癸二稀基等。鏈三烯基具有6個或更多個碳原子，例如6-8個、6-10個或6_12個碳原子和三個位於任意位置但不相鄰的雙鍵的直鏈或支化烴基，如2，4，6-己三烯基、2，4，6-庚三烯基、2-甲基-2，4，6-庚三烯基、2，4，6-辛三烯基、2，4，6-壬三烯基、2，4，6-癸三烯基、2，4，6- i^一碳三烯基、2，4，6-十二碳三烯基、1，3，5-己三烯基、1，3，5-庚三烯基、2-甲基-1，3，5-庚三烯基、I, 3，5-辛三烯基、I, 3，5-壬三烯基、I, 3，5-癸三烯基、I, 3，5- i^一碳三烯基、1，3，5-十二碳三烯基等。其中CH2基團被0、ΝΗ或S代替的基團是指其中一個或多個不相鄰的-CH2-基團彼此獨立地被-0-、-ΝΗ-或-S-代替的烴基。這類基團的實例為-CH2-CH2-0-CH3、-CH2-CH2-0-CH2-CH2-O-CH3' -Ch2-CH2-O-CH2-CH2-NH-CH3 > -CH2=CH2-CH2-O-CH3' -CH2-CH2-S-CH3 等。烷氧基或(例如)烷氧基烷基中的烷氧基結構部分烷基如上文所定義，其優選具有1-4個、1-6個或1-12個C原子，其經由O原子連接例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、I-甲基乙氧基、丁氧基、I-甲基丙氧基、2-甲基丙氧基或1，I-二甲基乙氧基、戊氧基、I-甲基丁氧基、2-甲基丁氧基、3-甲基丁氧基、1，I-二甲基丙氧基、1，2- 二甲基丙氧基、2，2- 二甲基丙氧基、I-乙基丙氧基、己氧基、I-甲基戍氧基、
2-甲基戊氧基、3-甲基戊氧基、4-甲基戊氧基、1，I-二甲基丁氧基、1，2-二甲基丁氧基、I, 3- 二甲基丁氧基、2，2- 二甲基丁氧基、2，3- 二甲基丁氧基、3，3- 二甲基丁氧基、I-乙基丁氧基、乙基丁氧基、1，I, 2-二甲基丙氧基、1，2, 2-二甲基丙氧基、I-乙基-I-甲基丙氧基或I-乙基-2-甲基丙氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、2-甲基己氧基、4-丙基庚氧基、辛氧基、2，4- _■乙基羊氧基、壬氧基、3，4- _■甲基壬氧基、癸氧基、3_乙基癸氧基。C3-C10烷氧基為具有3-10個碳原子的飽和直鏈或支化烴基。其實例為丙氧基、I-甲基乙氧基(異丙氧基)、丁氧基、I-甲基丙氧基(仲丁氧基)、2_甲基丙氧基(異丁氧基)、1，I-二甲基乙氧基(叔丁氧基)、戊氧基、I-甲基丁氧基、2-甲基丁氧基、3-甲基丁氧基、2，2- _.甲基丙氧基、I-乙基丙氧基、己氧基、I, I- _■甲基丙氧基、I，2_ _■甲基丙氧基、
I-甲基戍氧基、2-甲基戍氧基、3-甲基戍氧基、4-甲基戍氧基、1，I-二甲基丁氧基、1，2-二甲基丁氧基、1，3- 二甲基丁氧基、2，2- 二甲基丁氧基、2，3- 二甲基丁氧基、3，3- 二甲基丁氧基、1_乙基丁氧基、2_乙基丁氧基、I，I, 2-二甲基丙氧基、I，2, 2-二甲基丙氧基、I-乙基-I-甲基丙氧基、I-乙基_2_甲基丙氧基、庚氧基、2_甲基己氧基、羊氧基、2，4- _■乙基己氧基、壬氧基、癸氧基、2，4-二甲基辛氧基及其位置異構體。
C3-C12烷氧基為具有3-12個碳原子的飽和直鏈或支化烴基。其實例除了上文對C3-C10烷氧基所述的那些之外，還有十一烷氧基、十二烷氧基、5，7- 二甲基癸氧基、3-甲基十一烷氧基及其位置異構體。滷代烷氧基上述烷氧基，其中這些基團的氫原子被滷原子完全或部分代替，SP，例如C1-C6滷代烷氧基如氯甲氧基、二氯甲氧基、三氯甲氧基、氟甲氧基、二氟甲氧基、三氟甲氧基、氯氟甲氧基、二氯氟甲氧基、氯二氟甲氧基、2-氟乙氧基、2-氯乙氧基、2-溴乙氧基、2_鵬乙氧基、2，2_二氣乙氧基、2，2, 2_二氣乙氧基、2_氣_2_氣乙氧基、2_氣_2，2-二氣乙氧基、2，2- _■氣-2-氣乙氧基、2，2, 2- 二氣乙氧基、五氣乙氧基、2-氣丙氧基、3-氣丙氧基、2，2- 二氣丙氧基、2，3- 二氣丙氧基、2_氣丙氧基、3_氣丙氧基、2，3- 二氣丙氧基、2-漠丙氧基、3-溴丙氧基、3，3, 3- 二氟丙氧基、3，3, 3- 二氯丙氧基、2，2, 3, 3, 3-五氟丙氧基、七氟丙氧基、1_(氟甲基)~2~氟乙氧基、I-(氯甲基)~2~氯乙氧基、I-(溴甲基)~2~溴乙氧基、4-氟丁氧基、4-氯丁氧基、4-溴丁氧基、九氟丁氧基、5-氟-I-戍氧基、5-氯-1-戍氧基、5-溴-I-戍氧基、5-碘-I-戍氧基、5，5, 5- 二氯-I-戍氧基、十一氟戍氧基、6-氟-I-己氧基、6-氣-1-己氧基、6_漠-I-己氧基、6_鵬-I-己氧基、6，6, 6- 二氣_1-己氧基或十_■氟己氧基，尤其為氯甲氧基、氟甲氧基、二氟甲氧基、三氟甲氧基、2-氟乙氧基、2-氯乙氧基或2，2, 2- 二氣乙氧基。烷氧基烷基其中一個氫原子被通常具有1-6個或1-4個C原子的烷氧基所代替的烷基。其實例為CH2-OCH3XH2-OC2H5、正丙氧基甲基、CH2-OCH(CH3)2、正丁氧基甲基、(I-甲基丙氧基)甲基、(2-甲基丙氧基)甲基、CH2-OC (CH3) 3、2-(甲氧基)乙基、2-(乙氧基)乙基、2-(正丙氧基)乙基、2-(1-甲基乙氧基)乙基、2-(正丁氧基)乙基、2-(I-甲基丙氧基)乙基、2- (2-甲基丙氧基)乙基、2- (1，I- _■甲基乙氧基)乙基、2-(甲氧基)丙基、2-(乙氧基)丙基、2_(正丙氧基)丙基、2-(1-甲基乙氧基)丙基、2-(正丁氧基)丙基、2-(1-甲基丙氧基)丙基、2-(2-甲基丙氧基)丙基、2-(1，I-二甲基乙氧基)丙基、3-(甲氧基)丙基、3_(乙氧基)丙基、3_(正丙氧基)丙基、3_(I-甲基乙氧基)丙基、3_(正丁氧基)丙基、
3-(1-甲基丙氧基)丙基、3-(2-甲基丙氧基)丙基、3-(1，1_ 二甲基乙氧基)丙基、2-(甲氧基)丁基、2-(乙氧基)丁基、2-(正丙氧基)丁基、2-(1-甲基乙氧基)丁基、2-(正丁氧基)丁基、2-(1-甲基丙氧基)丁基、2-(2-甲基丙氧基)丁基、2-(1，1_ 二甲基乙氧基)丁基、3-(甲氧基)丁基、3-(乙氧基)丁基、3-(正丙氧基)丁基、3-(1-甲基乙氧基)丁基、3_(正丁氧基)丁基、3-(1-甲基丙氧基)丁基、3-(2-甲基丙氧基)丁基、3-(1，I-二甲基乙氧基)丁基、4-(甲氧基)丁基、4-(乙氧基)丁基、4-(正丙氧基)丁基、4-(1-甲基乙氧基)丁基、4-(正丁氧基)丁基、4-(1-甲基丙氧基)丁基、4-(2-甲基丙氧基)丁基、4-(1，1_ 二甲基乙氧基)丁基等。烷硫基優選具有1-6個或1-4個C原子的上文 所定義的烷基，其經由S原子連接，例如甲硫基、乙硫基、正丙硫基等。滷代烷硫基優選具有1-6個或1-4個C原子的上文所定義的滷代烷基，其經由S原子連接，例如氟甲硫基、二氟甲硫基、三氟甲硫基、2-氟乙硫基、2，2-二氟乙硫基、2，2，2-三氟乙硫基、五氟乙硫基、2-氟丙硫基、3-氟丙硫基、2，2- 二氟丙硫基、2，3- 二氟丙硫基和七氣丙硫基。芳基單環、雙環或三環芳烴基團如苯基或萘基，尤其是苯基。雜環基可為飽和(「雜環烷基」)或部分不飽和的且通常具有3、4、5、6、7或8個環原子的雜環基，其中除作為環成員的碳原子之外，通常1、2、3或4個，尤其是1、2或3個環原子為雜原子如N、S或O。飽和雜環基的實例尤其為雜環烷基S卩，通常具有3、4、5、6或7個環原子的飽和雜環基，其中除作為環成員的碳原子之外，通常1、2或3個環原子為雜原子如N、S或O。這些包括例如C-鍵接的3-4員飽和環，如2_環氧乙烷基、2-氧雜環丁烷基、3_氧雜環丁烷基、
2-B丫丙唳基、3-硫雜環丁燒基(thiethanyl)、1_氮雜環丁燒基、2-氮雜環丁燒基；C-鍵接的5-員飽和環，如四氫呋喃-2-基、四氫呋喃-3-基、四氫噻吩-2-基、四氧喔吩_3_基、四氧批略-2-基(批略燒-2-基)、四氧批略-3-基(批略燒-3-基)、四氫吡唑-3-基(吡唑烷-3-基)、四氫吡唑-4-基(吡唑烷-4-基)、四氫異$惡唑-3-基(異嗔唑烷-3-基)、四氫異巧惡唑-4-基(異喻唑烷-4-基)、四氫異嘴唑-5-基(異嘴P坐燒_5~基)、1，2-氧雜硫雜戍環(oxathiolan) -3-基、I, 2-氧雜硫雜戍環_4-基、I, 2-氧雜硫雜戊環-5-基、四氫異噻唑-3-基(異噻唑烷-3-基)、四氫異噻唑-4-基(異噻唑烷-4-基)、四氫異噻唑-5-基(異噻唑烷-5-基)、I, 2- 二硫戊環-3-基、I, 2- 二硫戊環-4-基、四氫咪唑-2-基(咪唑烷-2-基)、四氫咪唑-4-基(咪唑烷-4-基)、四氫■^惡唑-2-基(5惡唑烷-2-基)、四氫5惡唑-4-基(T惡唑烷-4-基)、四氫T惡唑-5-基('^惡唑烷-5-基)、四氫噻唑-2-基(噻唑烷-2-基)、四氫噻唑-4-基(噻唑烷-4-基)、四氫噻唑-5-基(噻唑烷-5-基)、[I, 2，3]三唑烷-4-基、[I, 2，4]三唑烷_3_基、I, 3- 二氧戍環_2_基、I, 3- 二氧戍環_4_基、I, 3-氧雜硫雜戍環-2-基、I, 3-氧雜硫雜戍環-4-基、I, 3-氧雜硫雜戍環_5_基、I, 3- 二硫戍環-2-基、I, 3- 二硫戍環-4-基、I, 3, 2- 二氧雜硫雜戊環-4-基；C-鍵接6員飽和環，如四氫吡喃-2-基、四氫吡喃-3-基、四氫吡喃-4-基、哌啶-2-基、哌啶-3-基、哌啶-4-基、四氫噻喃-2-基、四氫噻喃-3-基、四氫噻喃-4-基、I, 3-二焼-2-基、1，3-二 -4-基、1，3-二-5-基、1，4-二■'^燒-〗-基、1，3-二口基燒 _2~ 基、I, 3- _.BH~4~ 基、I, 3- _.BH-5-基、I, 4- _.BH-2-基、I, 3-氧硫雜環己燒_2_基、1，3-氧硫雜環己燒-4-基、1，3-氧硫雜環己燒-5-基、1，3-氧硫雜環己燒-6-基、1，4-氧硫雜環己燒~2~基、1,4-氧硫雜環己燒-3-基、1，2- _■卩基燒-3-基、1，2- _. BH烷-4-基、六氫嘧啶-2-基、六氫嘧啶-4-基、六氫嘧啶-5-基、哌嗪-2-基、六氫噠嗪-3-基、六氧咕嚷_4_基、四氧_1，3_'*^嚷_2_基、四氧_1，3-^ ■嚷-4-基、四氧_1，3_ 嚷_5_基、四氫-1，3-$惡嗪-6-基、四氫-1，3-噻嗪-2-基、四氫-1，3-噻嗪-4-基、四氫-1，3-噻嗪-5-基、四氫-1，3-噻嗪-6-基、四氫-1，4-噻嗪-2-基、四氫-1，4-噻嗪-3-基、嗎啉-2-基、嗎啉-3-基、四氫-1，2- 5惡嗪-3-基、四氫-1，2- ^嗪-4-基、四氫-1，2-嗪-5-基、四氫-1，2- $惡嗪-6-基；N-鍵接的5員飽和環，如四氫吡咯-I-基(吡咯烷-I-基)、四氫吡唑-I-基(吡唑烷-I-基)、四氫異5惡唑-2-基(異·烷-2-基)、四氫異噻唑-2-基(異噻唑烷-2-基)、四氫咪唑-I-基(咪唑烷-I-基)、四氫鳴唑-3-基(#唑烷-3-基)、四氫噻唑-3-基(噻唑烷-3-基)；N-鍵接的6員飽和環，如哌啶-I-基、六氫嘧啶-I-基、六氫吡嗪-I-基(哌嗪-I-基)、六氫噠嗪-I-基、四氫-1，3-5惡嗪-3-基、四氫-1，3-噻嗪-3-基、四氫-1，4-噻嗪-4-基、四氫-1，4-巧惡嗪-4-基(嗎啉-4-基)、四氫-1，2-貧惡嗪-2-基。 通常具有4、5、6或7個環原子的部分不飽和的雜環基團，其中除作為環成員的碳原子之外，通常1、2或3個環原子為雜原子如N、S或O。這些包括，例如C-鍵接的5員部分不飽和環，如2，3-二氫呋喃-2-基、2，3-二氫呋喃-3-基、2，5- 二氫呋喃-2-基、2，5- 二氫呋喃-3-基、4，5- 二氫呋喃_2_基、4，5- 二氫呋喃_3_基、2，3- 二氫噻吩-2-基、2，3- 二氫噻吩-3-基、2，5- 二氫噻吩_2_基、2，5- 二氫噻吩_3_基、4, 5- 二氧喔吩_2_基、4，5- 二氧喔吩-3-基、2，3- 二氧-IH-卩比略_2_基、2，3- 二氧-IH-批略_3_基、2，5_ 二氧-IH-卩比略_2_基、2，5_ 二氧-IH-卩比略-3-基、4，5- 二氧-IH-批略-2-基、4，5_ 二氧-IH-卩比略_3_基、3，4_ 二氧-2H-卩比略-2-基、3，4- 二氧-2H-批略_3_基、3，4_ 二氧-5H-卩比略_2_基、3，4- 二氧-5H-卩比略-3-基、4，5- 二氧-IH-批唑-3-基、4，5- 二氫-IH-吡唑-4-基、4，5- 二氫-IH-吡唑-5-基、2，5- 二氫-IH-吡唑-3-基、2，5-二氫-IH-吡唑-4-基、2，5-二氫-IH-吡唑-5-基、4，5-二氫異5惡唑-3-基、4, 5- 二氫異$惡唑-4-基、4，5- 二氫異#唑-5-基、2，5- 二氫異5惡唑_3_基、2，5- 二氫異口€卩生-4-基、2，5- 二氫異5惡唑-5-基、2，3- 二氫異5惡唑-3-基、2，3- 二氫異5惡唑_4_基、2，3- 二氫異$惡唑-5-基、4，5- 二氫異噻唑-3-基、4，5- 二氫異噻唑_4_基、4，5- 二氫異噻唑-5-基、2，5- 二氫異噻唑-3-基、2，5- 二氫異噻唑-4-基、2，5- 二氫異噻唑_5_基、2，3-二氫異噻唑-3-基、2，3-二氫異噻唑-4-基、2，3-二氫異噻唑-5-基、4，5-二氫-IH-咪唑-2-基、4，5- 二氫-IH-咪唑-4-基、4，5- 二氫-IH-咪唑-5-基、2，5- 二氫-IH-咪唑-2-基、2，5- 二氫-IH-咪唑-4-基、2，5- 二氫-IH-咪唑-5-基、2，3- 二氫-IH-咪唑-2-基、2，3-二氫-IH-咪唑-4-基、4，5-二氫T惡唑-2-基、4，5-二氫T惡唑_4_基、4，5-二氫5惡唑-5-基、2，5- 二氫嗔挫-2-基、2，5- 二氫5惡唑-4-基、2，5- 二氫5惡唑_5_基、2，3-二氫5惡唑-2-基、2，3-二氫$惡唑-4-基、2，3-二氫5惡唑-5-基、4，5-二氫噻唑-2-基、4，5- 二氫噻唑-4-基、4，5- 二氫噻唑-5-基、2，5- 二氫噻唑_2_基、2，5- 二氫噻唑_4_基、2，5- 二氫噻唑-5-基、2，3- 二氫噻唑-2-基、2，3- 二氫噻唑_4_基、2，3- 二氫噻唑_5_基、1，3-間二氧雜環戊烯-2-基、I, 3-間二氧雜環戊烯-4-基、I, 3- 二硫雜環戊二烯-2-基、I, 3- 二硫雜環戍二烯-4-基、I, 3-氧雜硫雜環戍二烯(oxathiol) ~2~基、I, 3-氧雜硫雜環戍二烯-4-基、I, 3-氧雜硫雜環戍二烯-5-基； C-鍵接的6員部分不飽和環，如2H-3, 4_ 二氫吡喃_6_基、2H-3，4_ 二氫吡喃_5_基、2H-3, 4- 二氧卩比喃-4-基、2H-3, 4- 二氧卩比喃-3-基、2H-3, 4- 二氧卩比喃-2-基、2H-3, 4- 二氫噻喃-6-基、2H-3，4- 二氫噻喃 _5_ 基、2H-3，4- 二氫噻喃 _4_ 基、2H-3，4- 二氫噻喃-3-基、2H-3，4- 二氫噻喃-2-基、I, 2，3，4-四氫吡啶-6-基、I, 2，3，4-四氫吡啶-5-基、1，2，3，4-四氫吡啶-4-基、1，2，3，4-四氫吡啶_3_基、1，2，3，4-四氫吡啶_2_基、2H-5, 6- 二氧卩比喃- 2-基、2H-5, 6- 二氧卩比喃-3-基、2H-5, 6- 二氧卩比喃-4-基、2H-5, 6- 二氧吡喃-5-基、2H-5，6- 二氫吡喃-6-基、2H-5，6- 二氫噻喃_2_基、2H-5，6- 二氫噻喃_3_基、2H-5, 6- 二氫噻喃-4-基、2H-5，6- 二氫噻喃 _5_ 基、2H-5，6- 二氫噻喃 _6_ 基、1，2，5，6-四氫吡啶-2-基、1，2，5，6-四氫吡啶-3-基、1，2，5，6-四氫吡啶-4-基、1，2，5，6-四氫吡啶-5-基、1，2，5，6-四氫吡啶-6-基、2，3，4，5-四氫吡啶_2_基、2，3，4，5-四氫吡啶_3_基、2，3，4，5-四氫吡啶-4-基、2，3，4，5-四氫吡啶-5-基、2，3，4，5-四氫吡啶-6-基、4H-吡喃-2-基、4H-吡喃-3-基、4H-吡喃-4-基、4H-噻喃-2-基、4H-噻喃-3-基、4H-噻喃基、1，4- _■氧卩比澱~2~基、1，4- _■氧卩比澱-3-基、1，4- _■氧卩比澱~4~基、2H-批喃-2-基、2H-吡喃-3-基、2H-吡喃-4-基、2H-吡喃-5-基、2H-吡喃-6-基、2H-噻喃-2-基、2H-噻喃-3-基、2H-噻喃-4-基、2H-噻喃-5-基、2H-噻喃-6-基、1，2- 二氫吡澱~2~基、I, 2- _■氧卩比澱-3-基、I, 2- _■氧卩比澱~4~基、I, 2- _■氧卩比澱-5-基、I, 2- _■氧批澱_6~基、3，4- _■氧卩比澱~2~基、3，4- _■氧卩比澱-3-基、3，4- _■氧卩比澱~4~基、3，4- _■氧批澱-5-基、3，4- _■氧卩比澱-6-基、2，5- _■氧卩比澱~2~基、2，5- _■氧卩比澱-3-基、2，5- _■氧批澱~4~基、2，5- _■氧卩比澱-5-基、2，5- _■氧卩比澱-6-基、2，3- _■氧卩比澱~2~基、2，3- _■氧批P定_3~基、2，3- 二氧卩比澱~4~基、2，3- 二氧卩比澱基、2，3- 二氧卩比澱-6-基、2H-5, 6- 二氫-I，2- $惡嗪-3-基、2H-5，6- 二氫-1，2-5惡嗪-4-基、2H-5，6- 二氫-1，2-嗔嗪-5-基、2H-5, 6- 二氫-1，2- W惡嗪-6-基、2H-5, 6- 二氫-1，2-噻嗪-3-基、2H-5, 6- 二氫-1，2-噻嗪-4-基、2H-5, 6- 二氫-1，2-噻嗪-5-基、2H-5, 6- 二氫-1，2-噻嗪-6-基、4H-5, 6- 二氫-I，2-5惡嗪-3-基、4H-5，6- 二氫-1，2-5惡嗪-4-基、4H-5，6- 二氫-1，2-5惡嗪 _5_ 基、4H-5, 6- 二氫-1，2-嗔嗪-6-基、4H-5, 6- 二氫-1，2-噻嗪-3-基、4H-5, 6- 二氫-1，2-噻嗪-4-基、4H-5, 6- 二氫-1，2-噻嗪-5-基、4H-5, 6- 二氫-1，2-噻嗪-6-基、2H-3, 6- 二氫-I, 2-嘴嗪-3-某、2H-3，6- 二氫-I, 2-嗔嗪-4-基、2H-3，6- 二氫-I, 2-噴嗪-5-基、2H-3, 6- 二氫-1，2-哨嗪-6-基、2H-3，6- 二氫-1，2-噻嗪-3-基、2H-3，6- 二氫-1，2-噻嗪-4-基、2H-3, 6- 二氫-I, 2-噻嗪-5-基、2H-3, 6_ 二氫-I, 2-噻嗪-6-基、2H-3, 4- 二氫-I，2-緣嗪-3-基、2H-3，4- 二氫-I, 2-嗔嗪-4-基、2H-3，4- 二氫-I, 2-嘴嗪-5-基、2H-3, 4- 二氫-I, 2-嗔嗪-6-基、2H-3，4- 二氫-I, 2-噻嗪-3-基、2H-3，4- 二氫-I, 2-噻嗪-4-基、2H-3，4- 二氫-I, 2-噻嗪-5-基、2H-3，4- 二氫-I, 2-噻嗪-6-基、2，3，4，5-四氫噠嗪-3-基、2，3，4，5-四氫噠嗪-4-基、2，3，4，5-四氫噠嗪-5-基、2，3，4，5-四氫噠嗪-6-基、3，4，5，6-四氫噠嗪-3-基、3，4，5，6-四氫噠嗪-4-基、1，2，5，6-四氫噠嗪-3-基、1，2，5，6-四氫噠嗪-4-基、1，2，5，6-四氫噠嗪-5-基、1，2，5，6-四氫噠嗪-6-基、I, 2，3，6-四氫噠嗪-3-基、I, 2，3，6-四氫噠嗪-4-基、4H-5，6- 二氫-1，3-嗪-2-基、4H-5，6- 二氫-1，3- T惡嗪-4-基、4H-5，6- 二氫-1，3- 5惡嗪-5-基、4H-5，6- 二氫-1，3- Pg嗪-6-基、4H-5，6- 二氫-1，3-噻嗪-2-基、4H-5，6- 二氫-1，3-噻嗪-4-基、4H-5, 6- 二氧-I, 3-喔嚷-5-基、4H-5, 6- 二氧-I, 3-喔嚷-6-基、3，4, 5-6-四氧喃啶一2-基、3，4，5，6-四氫嘧啶-4-基、3，4，5，6-四氫嘧啶-5-基、3，4，5，6-四氫嘧啶-6-基、1，2，3，4-四氫吡嗪-2-基、1，2，3，4-四氫吡嗪_5_基、1，2，3，4-四氫嘧啶_2_基、1，2，3，4-四氫嘧啶-4-基、1，2，3，4-四氫嘧啶_5_基、1，2，3，4-四氫嘧啶_6_基、2，3- 二氫-I, 4-噻嗪-2-基、2，3- 二氫-I, 4-噻嗪-3-基、2，3- 二氫-I, 4-噻嗪-5-基、2，3- 二氫-1，4-噻嗪-6-基、2H-1，3- W惡嗪-2-基、2H-1，3- 5悉嗪-4-基、2H-1，3- 5惡嗪-5-基、2H-1, 3-崎嗪-6-基、2H-1, 3-噻嗪-2-基、2H-1, 3-噻嗪-4-基、2H-1, 3-噻嗪-5-基、2H-1, 3-噻嗪-6-基、4H-1, 3- 5惡嗪-2-基、4H-1, 3- 5惡嗪-4-基、4H-1, 3- 5惡嗪-5-基、4H-1, 3- ■^惡嗪-6-基、4H-1, 3-噻嗪-2-基、4H-1, 3-噻嗪-4-基、4H-1, 3-噻嗪-5-基、4H-1, 3-噻嗪-6-基、6H-1, 3- 5惡嗪-2-基、6H-1，3- $惡嗪-4-基、6H-1, 3- W惡嗪-5-基、6H-1, 3- ■<# 嗪-6-基、6H-1, 3-噻嗪-2-基、6H-1, 3- ^嗪-4-基、6H-1, 3- 5甚嗪-5-基、6H-1, 3-噻嗪-6-基、2H-1，4-嗔嗪-2-基、2H-1，4-嘴嗪-3-基、2H-1，4-噴嗪-5-基、2H-1, 4-嗔嗪-6-基、2H-1, 4-噻嗪-2-基、2H-1, 4-噻嗪-3-基、2H-1, 4-噻嗪-5-基、2H-1, 4-噻嗪-6-基、4H-1, 4-嗔嗪-2-基、4H-1, 4-嘴嗪-3-基、4H-1, 4-噻嗪-2-基、 4H-1, 4-噻嗪-3-基、1，4- 二氫噠嗪-3-基、1，4- 二氫噠嗪-4-基、1，4- 二氫噠嗪-5-基、I, 4- 二氫噠嗪-6-基、1，4- 二氫吡嗪-2-基、1，2- 二氫吡嗪-2-基、1，2- 二氫吡嗪-3-基、I, 2- 二氫吡嗪-5-基、I, 2- 二氫吡嗪-6-基、I, 4- 二氫嘧啶-2-基、I, 4- 二氫嘧啶_4_基、I, 4- 二氫嘧啶-5-基、1，4- 二氫嘧啶-6-基、3，4- 二氫嘧啶_2_基、3，4- 二氫嘧啶-4-基、3，4- 二氫嘧啶-5-基或3，4- 二氫嘧啶-6-基；N-鍵接的5員部分不飽和環，如2，3- 二氫-IH-吡咯_1_基、2，5_ 二氫-IH-吡咯-I-基、4，5- 二氫-IH-吡唑-I-基、2，5- 二氫-IH-吡唑-I-基、2，3- 二氫-IH-吡唑-I-基、2，5- 二氫異唑-2-基、2，3- 二氫異T惡唑-2-基、2，5- 二氫異噻唑_2_基、2，3- 二氫異唑-2-基、4，5- 二氫-IH-咪唑-I-基、2，5- 二氫-IH-咪唑-I-基、2，3- 二氫-IH-咪唑-I-基、2，3- 二氫■^唑-3-基、2，3- 二氫噻唑_3_基；N-鍵接的6員部分不飽和環，如1，2，3，4-四氫吡啶_1_基、1，2，5，6-四氫吡澱_1_基、1，4- _■氧卩比澱-I-基、1，2- _■氧卩比澱-I-基、2Η-5, 6- _■氧-I, 2- ^^嚷_2_基、2Η_5, 6_ _■氧 _1，2~ 唾嚷 _2_ 基、2Η_3, 6_ _■氧 _1，2- 嗤 ~2~ 基、2Η_3, 6_ _■氧 _1，2- 口羞嗪-2-基、2Η-3，4- 二氫-I, 2-嗔嗪-2-基、2Η-3，4- 二氫-I, 2-噻嗪-2-基、2，3，4，5-四氫噠嗪-2-基、1，2，5，6-四氫噠嗪-I-基、1，2，5，6-四氫噠嗪-2-基、1，2，3，6-四氫噠嗪-I-基、3，4，5，6-四氫嘧啶-3-基、1，2，3，4-四氫吡嗪_1_基、1，2，3，4-四氫嘧啶_1_基、
I,2，3，4-四氫嘧啶-3-基、2，3- 二氫-I, 4-噻嗪-4-基、2Η-1，2-嗔嗪-2-基、2Η-1，2-噻嗪-2-基、4Η-1，4-鳴嗪-4-基、4Η-1，4-噻嗪-4-基、1，4- 二氫噠嗪-I-基、1，4- 二氫吡嗪-I-基、I, 2- 二氫吡嗪-I-基、I, 4- 二氫嘧啶-I-基或3，4- 二氫嘧啶-3-基。雜芳基通常具有1、2、3或4個氮原子或選自氧和硫的雜原子且合適的話，除碳原子之外具有1、2或3個氮原子作為環成員的5或6員芳族雜環基團，例如具有1、2、3或4個氮原子或選自氧和硫的雜原子且合適的話具有1、2或3個氮原子作為環成員的C-鍵接的5員雜芳族基團，如2_呋喃基、3-呋喃基、2-噻吩基、3-噻吩基、吡咯-2-基、吡咯-3-基、吡唑-3-基、吡唑-4-基、異嗔唑-3-基、異5邊唑-4-基、異嘴唑-5-基、異噻唑-3-基、異噻唑-4-基、異噻唑-5-基、咪唑-2-基、咪唑-4-基、惡唑-2-基、$惡唑-4-基、5惡唑-5-基、噻唑-2-基、噻唑-4-基、噻唑-5-基、1，2，3- 5惡二唑-4-基、1，2，3-$甚二唑-5-基、1，2，4-噴二唑-3-基、1，2，4，-吃二唑 _5_基、1，3，4-二唑-2-基、I, 2，3-噻二唑-4-基、I, 2，3-噻二唑-5-基、I, 2，4-噻二唑-3-基、I, 2，4-噻二唑-5-基、I, 3，4-噻二唑-2-基、I, 2，3-三唑-4-基、I, 2，4-三唑-3-基、四唑-5-基；具有1、2、3或4個氮原子作為環成員的C-鍵接的6員雜芳族基團，如吡啶-2-基、吡啶-3-基、吡啶-4-基、噠嗪-3-基、噠嗪-4-基、嘧啶-2-基、嘧啶-4-基、嘧啶-5-基、吡嗪-2-基、I, 3，5-三嗪-2-基、I, 2，4-三嗪-3-基、I, 2，4-三嗪-5-基、1，2，4-三嗪-6-基、1，2，4，5-四嗪 _3_ 基；具有1、2、3或4個氮原子作為環成員的C-鍵接的5員雜芳族基團，如批咯-I-基、吡唑-I-基、咪唑-I-基、I, 2，3-三唑-I-基、I, 2，4-三唑-I-基、四唑-I-基。
雜環基還包括具有一個上述5或6員雜環環和另一個與其稠合的飽和、不飽和或芳族碳環(例如苯、環己烷、環己烯或環己二烯環)或另一個與其稠合的5或6員雜環環(其中後者同樣可為飽和、不飽和或芳族的)的雙環雜環基。這些包括，例如喹啉基、異喹啉基、吲哚基、中氮茚基(indolizynyl)、異吲哚基、吲唑基、苯並呋喃基、苯並噻吩基、苯並[b]噻唑基、苯並$惡唑基、苯並噻唑基和苯並咪唑基。包含稠合苯環的5-6員雜芳族化合物的實例包括二氫吲哚基、二氫中氮茚基、二氫異吲哚基、二氫喹啉基、二氫異喹啉基、苯並吡喃基和苯並二氫吡喃基。芳烷基經由亞烷基連接，尤其是經由亞甲基、1，I-亞乙基或1，2-亞乙基連接的上文所定義的芳基，如苄基、I-苯乙基和2-苯乙基。芳基鏈烯基經由亞鏈烯基連接,尤其是經由1，I-乙烯基、1，2-乙烯基或1，3-丙烯基連接的如上文所定義的芳基，如2-苯基乙烯-I-基和I-苯基乙烯-I-基。環烷氧基經由氧原子連接的上文所定義的環烷基，例如環丙氧基、環丁氧基、環戊氧基或環己氧基。環烷基烷基經由亞烷基連接，尤其是經由亞甲基、1，I-亞乙基或1，2-亞乙基連接的上文所定義的環烷基，例如環丙基甲基、環丁基甲基、環戊基甲基或環己基甲基。雜環基烷基和雜芳基烷基經由亞烷基連接的，尤其是經由亞甲基、1，I-亞乙基或1，2-亞乙基連接的上文所定義的雜環基或雜芳基。在本發明上下文中，措辭「任選取代的」意指相應結構部分被1、2或3個，尤其是I個選擇如下組的取代基取代或具有1、2或3個，尤其是I個選擇如下組的取代基滷素、C1-C4 烷基、OH、SH、CN、CF3、O-CF3、C00H、O-CH2-COOH, C1-C6 烷氧基、C1-C6 烷硫基、C3-C7 環烷基、COO-C1-C6 烷基、CONH2、CONH-C1-C6 烷基、SO2NH-C1-C6 烷基、CON- (C1-C6 烷基)2、SO2N- (C1-C6烷基)2、NH-SO2-C1-C6 烷基、NH-CO-C1-C6 烷基、SO2-C1-C6 烷基、O-苯基、O-CH2-苯基(苄氧基)、CONH-苯基、SO2NH-苯基、CONH-雜芳基、SO2NH-雜芳基、SO2-苯基、NH-SO2-苯基、NH-CO-苯基、NH-SO2-雜芳基和NH-CO-雜芳基，其中所述後11個基團中的苯基和雜芳基未被取代或可具有1、2或3個選自如下組的取代基滷素、C1-C4烷基、C1-C4滷代烷基、C1-C4烷氧基和C1-C4滷代烷氧基。下文就本發明方法和器件的優選實施方案，尤其是就不同反應物和產物以及所述方法的反應條件的變型的優選含義所作的描述單獨適用，或者更特別地，以任何可設想的彼此組合適用。優選的異羥肟酸及其鹽(異羥肟酸鹽)為通式(I)的化合物(游離酸)和通式(I』)的化合物(鹽)
權利要求
1.一種製備染料敏化光電轉化器件的方法，其中所述器件包含含至少一種其上吸附有至少一種發色物質的半導體金屬氧化物的光敏層，其中所述半導體金屬氧化物用在400-1000nm電磁波長範圍內基本透明的至少一種異羥肟酸和/或至少一種其鹽處理。
2.如權利要求I的方法，其中所述至少一種異羥肟酸為通式(I)的化合物，且所述至少一種其鹽為通式(I』)的化合物
3.如權利要求2的方法，其中M+為鋰離子、鈉離子、鉀離子、銫離子或NR』 4離子，其中R』彼此獨立地選自氫、C1-C4烷基和苄基。
4.如權利要求2或3的方法，其中R2為H、C1-C4烷基、環己基或苯基。
5.如權利要求4的方法，其中R2為H或甲基。
6.如權利要求5的方法，其中R2為H。
7.如權利要求2- 6中任一項所述的方法，其中 R1為C1-Cltl烷基、C2-Cltl鏈烯基、C4-Cltl鏈二烯基，其中所述後3個基團可部分或完全滷化和/或具有1、2或3個取代基Rla ； C3-C7環烷基、C3-C7環烷基-C1-C4烷基、C3-C7雜環基、C3-C7雜環基-C1-C4烷基，其中所述後4個基團中的環烷基和雜環基可具有1、2或3個基團Rlb ;芳基、雜芳基、芳基-C1-C6烷基或雜芳基-C1-C4烷基，其中所述後4個基團中的芳基和雜芳基可未被取代或具有1、2或3個相同或不同的基團儼；其中 Rla彼此獨立地選自NO2、CN、C0-NH-0H、CO-NH-Olf、C1-C12烷氧基、C1-C12滷代烷氧基、芳基、雜芳基、芳基-C1-C6烷氧基或雜芳基-C1-C4烷氧基，其中所述後4個基團中的芳基和雜芳基可未被取代或具有1、2或3個相同或不同的基團Rle ； Rlb彼此獨立地選自NO2、CN、滷素， 芳基、芳基-C1-C6烷基、芳基-C1-C6烷氧基，其中所述後3個基團中的芳基可未被取代或者具有1、2或3個相同或不同的基團R' C1-C6烷基或C1-C6烷氧基，其中所述後2個取代基中的烷基結構部分可部分或完全滷化和/或具有I或2個取代基Rdl ； Rlc彼此獨立地選自齒素、NOyCNX1-C12燒基、C1-C12燒氧基、C1-C12燒氧基-C1-C4燒基，其中所述後3個取代基中的烷基結構部分可部分或完全滷化和/或具有I或2個取代基Rdl ； C3-C7環烷基、C3-C7環烷基-C1-C4烷基、C3-C7雜環基、C3-C7雜環基-C1-C4烷基，其中所述後4個基團中的環烷基和雜環基可具有1、2或3個基團Rd2， 芳基、O-芳基或O-CH2-芳基，其中所述後3個基團在芳基結構部分中未被取代或可具有1、2或3個基團Rld，且 Rld選自齒素、NO2、CN、NH2、C1-C6烷基、C1-C6齒代烷基、C1-C6烷氧基和C1-C6齒代烷氧基。
8.如權利要求7的方法，其中R1為C1-Cltl烷基、C2-C10鏈烯基或C4-Cltl鏈二烯基，其中所述後3個基團可被1、2或3個彼此獨立地選自如下組的取代基取代C0-NH-0H、CO-NH-OlT、C1-C6烷氧基、苯基和苯基-C1-C6烷氧基，其中所述後2個基團中的苯基可未被取代或被I、2或3個彼此獨立地選自C3-C12烷基、C3-C12烷氧基X3-C12烷氧基-C1-C4烷基和苯基-C1-C6燒氧基的取代基取代。
9.如權利要求8的方法，其中R1為可被一個基團⑶-NH-OH或CO-NH-OlT取代的C3-Cltl烷基，或者為C4-Cltl鏈二烯基。
10.根據權利要求7的方法，其中R1為具有一個選自C3-C12烷氧基和苄氧基的取代基的苄基。
11.如權利要求10的方法，其中所述取代基鍵接在苄基的4位上。
12.如前述權利要求中任一項的方法，其中在所述發色物質吸附於半導體金屬氧化物上之後，用所述至少一種異羥肟酸或其鹽對所述半導體金屬氧化物進行處理。
13.如權利要求1-11中任一項的方法，其中在所述發色物質吸附於半導體金屬氧化物上的同時，用所述至少一種異羥肟酸或其鹽對所述半導體金屬氧化物進行處理。
14.如權利要求1-11中任一項的方法，其中在所述發色物質吸附於半導體金屬氧化物上之前，用所述至少一種異羥肟酸或其鹽對所述半導體金屬氧化物進行處理。
15.如前述權利要求中任一項的方法，其中所述發色物質選自金屬配合物染料、葉啉染料、部花青染料和萘嵌苯染料。
16.如權利要求15的方法，其中所述發色物質選自釕配合物染料和萘嵌苯染料。
17.如前述權利要求中任一項的方法，其中所述光敏層中所包含的半體金屬氧化物為納米多孔Ti02。
18.如前述權利要求中任一項的方法，包括如下步驟 i)提供導電層； )任選在其上沉積底塗層； iii)在所述導電層或者存在的話的底塗層上沉積光敏層，其中所述光敏層包含由如權利要求I、15或16中任一項所定義的發色物質敏化且用至少一種如權利要求1-11中任一項所定義的異羥肟酸或其鹽處理的如權利要求1-17中任一項所定義的半導體金屬氧化物； iv)在所述光敏層上沉積電荷轉移層；和 V)在所述電荷轉移層上沉積對導電層。
19.如權利要求18的方法，其中所述導電層和對導電層之一或二者為基本上透明的。
20.如權利要求18或19中任一項的方法，其中所述導電層包含導電金屬氧化物。
21.如權利要求20的方法，其中所述導電金屬氧化物為氟、銻或銦摻雜的錫氧化物。
22.如權利要求18-21中任一項的方法，其中底塗層包含任選摻雜的半導體金屬氧化物。
23.如權利要求22的方法，其中所述半導體金屬氧化物為Ti02。
24.如權利要求18-23中任一項的方法，其中所述發色物質吸附於所述光敏層的半導體金屬氧化物上。
25.如前述權利要求中任一項的方法，其中所述至少一種異羥肟酸或其鹽吸附於所述光敏層的半導體金屬氧化物上。
26.如前述權利要求14-21中任一項的方法，其中所述電荷轉移層包含離子傳導性電解質組合物或空穴傳輸材料。
27.如權利要求26的方法，其中所述電荷轉移層為固體。
28.如權利要求26或27的方法，其中所述電荷轉移層包含螺雙芴衍生物作為空穴傳輸材料。
29.如權利要求28的方法，其中所述電荷轉移層還包含鹽。
30.如權利要求29的方法，其中所述鹽為Li[CF3SO2) N]。
31.如權利要求18-30中任一項的方法，其中所述對導電層包含金屬。
32.如權利要求31的方法，其中所述金屬為銀或金。
33.一種染料敏化的光電轉化器件，其可通過如權利要求1-32中任一項的方法獲得。
34.一種太陽能電池，其包含如權利要求33的光電轉化器件。
35.如權利要求1-11中任一項所定義的異羥肟酸和/或其鹽在提高染料敏化光電轉化器件的能量轉化效率n中的用途。
全文摘要
本發明公開了一種製備光電轉化器件的方法，所述器件包含染料敏化的金屬氧化物半導體，所述半導體用基本上透明的異羥肟酸衍生物或其鹽處理。還公開了通過所述方法獲得的光電轉化器件以及基本上透明的異羥肟酸衍生物在提高染料敏化光電轉化器件的能量轉化效率η中的用途。
文檔編號H01L51/54GK102959660SQ201180030999
公開日2013年3月6日 申請日期2011年6月28日 優先權日2010年6月29日
發明者N·G·普希雷爾, F·艾克邁爾, J·舍恩布姆, R·森斯, P·埃爾克, H·賴歇爾特, H·博格曼 申請人:巴斯夫歐洲公司