[發明專利]一種D(A-Ar)n型化合物及其應用

有效

• 申請號: 201310349158.5
• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN103435616A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 朱衛國;張友明;譚華;陶強;賀克奇;劉煜;王亞飛
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C07D487/04
• 分類號: C07D487/04;C07D519/00;H01L51/46
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及一種D(A-Ar)_n型化合物及其應用，屬于有機小分子光伏領域。

背景技術

在煤、石油、天然氣等不可再生能源日益枯竭的背景下，開發具有安全、無污染、易獲得的新能源，已經成為當今世界各國可持續發展的當務之急。由于太陽能是取之不盡，用之不竭的、具有安全，無污染，利用成本低，且不受地理條件限制等優點的綠色能源，因此，開發和利用太陽能是世界各國發展的重大戰略。其中，將太陽能轉換成電能的太陽能電池是近年各國太陽能開發與應用的重點支持方向。通過政策優先支持，歐美、日本、韓國等許多國家一直在不斷創新與發展太陽能電池新材料、新技術和新工藝，以搶占太陽能電池的市場先機。目前主要使用的太陽能電池是以硅和稀有金屬合金為活性材料的無機太陽能電池。雖然，硅基太陽電池已實現了商品化,世界上接近90%的太陽能電池是用高純度的硅制成。但是，由于其活性材料生產過程工藝復雜、能耗高、污染大，致使硅基太陽電池的價格比石油能源高大約3～4倍，這就限制了它的廣泛應用。為了降低產品成本、克服無機太陽能電池的不足，人們將目光轉向了有機太陽能電池。與無機太陽電池相比，有機太陽能電池突出表現了三個方面的優點：(1)有機材料制備成本低,功能和結構易于調制,柔韌性及成膜性好;(2)可低溫操作，加工過程相對簡單，器件制作成本低；(3)可實現大面積制造柔性器件、輕便易攜。因此，有機太陽能電池具有廣闊的發展和應用前景，已成為當今新材料和新能源領域最富活力和生機的研究前沿之一。

目前，有機太陽能電池主要包括本體異質結有機/聚合物太陽能電池(BHJ-OSC/BHJ-PSC)和染料敏化太陽能電池（DSSC）兩大研究陣線。其中，基于聚合物電池材料的串聯式BHJ-PSC的能量轉換效率（PCE）達到了10.6%，基于有機小分子的BHJ-OSC的PCE=8.12%,DSSC的PCE=12.3%。由于BHJ-OSC與DSSC相比，不需要氧化還原電解質，生產工藝更簡單、器件更趨穩定。有機小分子光伏材料，與聚合物光伏材料相比，具有(1)分子易合成和純化；(2)分子有確切的結構；(3)分子易自組裝成有序單元，載流子遷移率高；(4)其太陽能電池的性能重現性好等優點，因此，BHJ-OSC具有很大的發展潛力，近年已成為有機太陽能電池研究的新增長點。

發明內容

本發明針對現有技術中有機太陽能電池存在有機小分子供體材料品種少，器件的能量轉換效率偏低等問題，目的是在于提供一種成膜性好，且具有較高光電轉換效率的新型D(A-Ar)_n型有機化合物，該有機化合物拓寬了有機太陽能電池材料的選擇范圍。

本發明的另一個目的在于提供一種如上所述的D(A-Ar)_n型化合物的應用，該化合物作為供體材料應用于制備有機太陽能電池的光活化層，制備的太陽能電池具有較高能量轉換效率。

本發明提供了一種D(A-Ar)_n型化合物，該化合物具有式1、式2或式3結構：

D₁—A₁—Ar₁

式1

Ar₂—A₂—D₂—A₂—Ar₂

式2

式3

其中，

D₁為取代基團；

D₂為取代基團；

D₃為取代基團；

A₁、A₂和A₃各自獨立地選自取代基團中一種；

Ar₁、Ar₂和Ar₃各自獨立地選自取代基團中一種；

R₁、R₂、R₃和R₄各自獨立地選自C₈～C₁₆烷基中一種；

a表示連接鍵。

優選的D(A-Ar)_n型化合物，R₁、R₂、R₃和R₄各自獨立地選自C₈～C₁₂烷基中一種。