[發(fā)明專利]醇溶性共軛有機小分子太陽能電池陰極界面材料及其制法和用途

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310264027.7
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103396321A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設計）人: 方俊鋒;張文俊;吳玉雷;張曲;閔超;李曉冬;劉菁
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: C07C211/31
• 分類號: C07C211/31;C07C209/68;C07D285/14;C07D417/14;C07F5/04;H01L51/46
• 代理公司: 上海一平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31266
• 代理人: 祝蓮君;雷芳

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于太陽能電池材料技術(shù)領域，涉及一種有機太陽能電池界面材料的制備方法和應用，更具體的是一種醇溶性共軛有機小分子太陽能電池陰極界面材料的制備方法和應用。

背景技術(shù)

有機太陽能電池是一種新型的太陽能電池，具有化學結(jié)構(gòu)多樣性，可卷對卷大面積生產(chǎn)，柔性，輕薄和成本相對低廉等優(yōu)勢，是當前新型太陽能電池研究領域最富活力和生機的前沿課題之一，具有重要的發(fā)展和應用前景。

太陽能電池具有三明治的結(jié)構(gòu)，即電極和活性層。在電極和活性層之間加入界面層，可以使電極與活性層之間具有好的歐姆接觸，減小接觸電阻和增強載流子的收集。通過在活性層和陰極間加入低功函金屬、金屬氧化物或鹽作為陰極界面材料，能夠得到較高性能的電池，甚至能夠用高功函的金屬作為陰極材料，提高器件的穩(wěn)定性。但是這些陰極界面材料通常需要真空蒸鍍，而這會增加器件的制作成本，不利于制備大面積的柔性器件。醇溶性有機材料一般具有氮或氧等雜原子，能夠形成界面偶極，降低電極表面的功函，降低接觸電阻，提高有機太陽能電池的效率的同時能夠增加器件的穩(wěn)定性；同時醇溶性的有機材料能夠通過旋涂等溶液處理方法加工，降低器件的制備成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種新型的能夠用于制備有機太陽能電池界面的材料。

本發(fā)明的第一方面，提供了一種如式I所示的化合物：

式中，

R₁選自下組：取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C1-C30雜芳基；

R₂選自下組：取代或未取代的C1～C20烷基，取代或未取代的C3～C20環(huán)烷基。

在另一優(yōu)選例中，R₁選自下組：

其中，R為取代或未取代的C1-C12烷基。

在另一優(yōu)選例中，R₂選自下組：取代或未取代的C1～C20的直鏈烷基。

在另一優(yōu)選例中，R₂選自下組：取代或未取代的C1～C11的直鏈烷基。

本發(fā)明的第二方面，提供了一種如本發(fā)明第一方面所述的化合物的制備方法，所述方法包括步驟：

(ii)在惰性溶劑中，將式Ia化合物和式Ib化合物反應，得到式I化合物

上述各式中：

R₁、R₂的定義如上所述；

X為離去基團，較佳地選自下組：Br、I、和OTf；

Y為離去基團，較佳地選自下組：鹵素、硼酸基、C1～C10的硼酸酯基，或-Sn(R₄)₃；

上述各式中，R₄為取代或未取代的C1～C20的烷基。

在另一優(yōu)選例中，所述的Y選自下組：或

在另一優(yōu)選例中，所述的惰性溶劑選自下組：水、乙醇、甲苯、和四氫呋喃。

在另一優(yōu)選例中，所述的反應在催化劑和/或堿存在下進行。

在另一優(yōu)選例中，所述的反應在100-120℃或回流溫度下進行。

在另一優(yōu)選例中，所述的反應時間為6～48小時。

在另一優(yōu)選例中，所述的催化劑的用量為式Ib化合物摩爾量的0.5%～5%。

在另一優(yōu)選例中，所述的式Ia化合物通過以下步驟(i)制備：

(i)在惰性溶劑中，用式Id化合物和式Ic化合物或其鹽反應，得到式Ia化合物：

上述各式中：

R₁、R₂、X、Y的定義如上所述。

在另一優(yōu)選例中，所述的惰性溶劑選自下組：水、乙醇、甲苯、和四氫呋喃。

在另一優(yōu)選例中，所述步驟(i)在堿存在下進行。

在另一優(yōu)選例中，所述堿包括：碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氟化鉀，或其組合。

在另一優(yōu)選例中，所述式Id化合物與式Ic化合物的摩爾比為1.0:3.0～1.0:10.0。

在另一優(yōu)選例中，所述的式Ia化合物具有如下結(jié)構(gòu)：

在另一優(yōu)選例中，所述式a1化合物通過以下方法制備：

(ia)在惰性溶劑中，用式Ia化合物和異丙醇頻那醇硼酸酯反應，得到式a1化合物；

式中，各基團的定義如上所述，且Y不為