[發(fā)明專利]改進(jìn)的用于制備苯并二噻吩化合物的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410058923.2
• 申請日: 2014-02-21
• 公開（公告）號: CN104004000A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G·比安基;G·申佩爾納
• 申請（專利權(quán)）人: 艾尼股份公司
• 主分類號: C07D495/04
• 分類號: C07D495/04;H01L51/46
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 王貴杰

本發(fā)明涉及用于制備苯并二噻吩化合物的方法。更具體地，本發(fā)明涉及用于制備苯并二噻吩化合物的方法，該方法包括使3,3'-聯(lián)噻吩的衍生物與至少一種內(nèi)炔反應(yīng)。

所述苯并二噻吩化合物可以適當(dāng)?shù)乇还倌芑捅痪酆希玫诫娮庸w化合物，這些化合物可以用于在剛性載體和柔性載體上的光伏器件，例如光伏電池、光伏組件、太陽能電池、太陽能組件。此外，所述苯并二噻吩化合物可以有利地用作發(fā)光太陽能聚光器(LSCs)中的光譜轉(zhuǎn)換器。所述苯并二噻吩化合物還可以有利地用作半導(dǎo)體聚合物制備中的單體單元的前體。

光伏器件是能夠?qū)⒐廨椛淠苻D(zhuǎn)化成電能的器件。目前，可以用于實(shí)際應(yīng)用的大部分光伏器件都利用無機(jī)類型的光活性材料的物-化特性，特別是高純度結(jié)晶硅。然而，作為硅的高生產(chǎn)成本的結(jié)果，科學(xué)研究已經(jīng)將其努力定向于開發(fā)可選的具有共軛、低聚或聚合結(jié)構(gòu)的有機(jī)材料，以便得到有機(jī)光伏器件，例如有機(jī)光伏電池。不像高純度結(jié)晶硅，實(shí)際上，所述有機(jī)特性的材料的特征是相對便利的合成、低生產(chǎn)成本、相關(guān)有機(jī)光伏器件的降低的重量，且還使得所述有機(jī)類型的材料在其被使用的有機(jī)光伏擊器件的壽命循環(huán)結(jié)束時能夠回收。

上述優(yōu)點(diǎn)使得所述有機(jī)類型的材料的應(yīng)用具有富有活力和經(jīng)濟(jì)上的意義，不過，相對于無機(jī)光伏器件，由此得到的有機(jī)光伏器件的效率(η)可能較低。

有機(jī)光伏器件例如有機(jī)光伏電池的功能基于電子受體化合物和電子供體化合物的組合應(yīng)用。在現(xiàn)有技術(shù)中，有機(jī)光伏器件中最廣泛使用的電子受體化合物是富勒烯衍生物，特別是PC61BM(6,6-苯基-C₆₁-丁酸甲酯)或PC71BM(6,6-苯基-C₇₁-丁酸甲酯)，它們在與電子供體化合物混合時已經(jīng)達(dá)到最大效率，所述電子供體化合物選自π-共軛聚合物，例如聚噻吩類(η>5%)、聚咔唑類(η>6%)、聚-(噻吩并噻吩)-苯并二噻吩(PTB)的衍生物(η>8%)。

將光轉(zhuǎn)化成有機(jī)光伏電池中的電流的基本方法通過下列步驟進(jìn)行:

1.吸收電子供體化合物部分上的光子，形成激子，即“電子-間隙(或空穴)”電荷轉(zhuǎn)運(yùn)體對；

2.使電子供體化合物區(qū)域中的激子擴(kuò)散遠(yuǎn)至與電子受體化合物的界面；

3.兩種電荷轉(zhuǎn)運(yùn)體中的激子分離：受體相(即電子受體化合物)中的電子(-)和供體相(即電子供體化合物)中的電子間隙(或空穴)(+)；

4.將由此形成的電荷轉(zhuǎn)運(yùn)至陰極(電子，通過電子受體化合物)和陽極(電子間隙(或空穴)，通過電子供體化合物)，在有機(jī)光伏電池電路中生成電流。

形成激子和隨后為電子受體化合物產(chǎn)生電子的光吸收方法導(dǎo)致電子從電子供體化合物的HOMO(最高已占分子軌道)激發(fā)至LUMO(最低空分子軌道)，隨后從其中通過到達(dá)電子受體化合物的LUMO。

因?yàn)橛袡C(jī)光伏電池的效率依賴于激子分離生成的自由電子數(shù)量，由此直接與吸收的光子數(shù)量相關(guān)，所以主要影響所述效率的電子供體化合物的結(jié)構(gòu)特征是電子供體化合物的HOMO與LUMO軌道之間存在的能量差或所謂的帶隙。電子供體化合物能夠采集并且將光子有效地轉(zhuǎn)化成電能即所謂的“集光”或“集光子”法時的最大波長值依賴于這種差異。為了得到可接受的電流，帶隙即供體化合物的HOMO與LUMO之間的能量差不一定過高，以至于不能吸收最高數(shù)量的光子，但同時又不能過低，以至于不能降低器件電極上的電壓。

按照最簡單的操作方式，通過在通常由銦-錫氧化物(ITO)(陽極)和鋁(Al)(陰極)組成的兩個電極之間導(dǎo)入電子受體化合物和電子供體化合物混合物薄層(約100納米)(結(jié)構(gòu)稱作“本體異質(zhì)結(jié)”)生產(chǎn)有機(jī)光伏電池。為了產(chǎn)生這種類型的層，一般制備兩種成分的溶液，且隨后借助于適合的沉積技術(shù)，例如“旋轉(zhuǎn)涂敷”、“噴涂”、“噴墨印刷”等，以所述溶液為原料，在陽極[銦-錫氧化物(ITO)]上生成光活性薄膜。最終，對電極[即鋁陰極(Al)]沉積在干燥薄膜上。任選地，可以在電極與光活性薄膜之間導(dǎo)入能夠發(fā)揮電子、光學(xué)或機(jī)械特性的特定功能的另外的附加層。

一般而言，為了有利于到達(dá)陽極[銦-錫氧化物(ITO)]和同時阻斷電子運(yùn)輸?shù)碾娮娱g隙(或空穴)，由此改善電極部分上的電荷和抑制重組現(xiàn)象，在如上所述的受體化合物和供體化合物的混合物為原料生成光活性薄膜前，以PEDOT:PSS[聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)聚苯乙烯磺酸鹽]的水性混懸液為原料，借助于適合的沉積技術(shù)，例如“旋轉(zhuǎn)涂敷”、“噴涂”、“噴墨印刷”等沉積薄膜。最終，使對電極[陰極(Al)]沉積在干燥薄膜上。