[發明專利]一種引達省并二噻吩類光伏材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710398313.0
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107286177B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 劉波;陳遠道;王曉波;王鋼;劉駿;胡霞;何敏;周詩彪
• 申請（專利權）人: 湖南文理學院
• 主分類號: C07D495/04
• 分類號: C07D495/04;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 馬驍;于潔

本發明公開了一種引達省并二噻吩類光伏材料及其制備方法和應用，屬于光伏材料技術領域。其結構由式(I)表示。本發明還提供了該引達省并二噻吩類光伏材料的制備方法和應用。該類光伏材料制備時主要是通過Stille偶聯的方法，合成了一種含有引達省并二噻吩類(IDT)電子給體單元和末端基為氟代苯基的[2.1.3]苯并硒二唑(BSe)有機電子受體單元的有機小分子，具體是將IDT單元通過碳?碳單鍵與BSe單元相連接，得到IDT類有機小分子光伏材料。這一種有機小分子應用于太陽能電池中，具有良好的光電轉換效率。

技術領域

本發明涉及光伏材料技術領域，特別是指一種引達省并二噻吩類光伏材料及其制備方法和應用。

背景技術

進入二十一世紀以來，有機太陽能電池領域獲得了長足的發展，特別是通過有機分子結構的修飾和光伏器件結構的優化，使得能量轉換效率超過10％，接近實用化的水平[Bin Kan,Huanran Feng,Xiangjian Wan,Feng Liu,Xin Ke,Yanbo Wang,YunchuangWang,Hongtao Zhang,Chenxi Li,Jianhui Hou,Yongsheng Chen.Journal of theAmerican Chemical Society,2017,139,4929.]。但是性能穩定高效的小分子光伏材料種類較少，因此需要設計與合成更多種類的有機小分子光伏材料，通過結構的修飾來進一步優化光伏性能。

引達省并二噻吩(IDT)是一個重要的電子給體單元，IDT基有機小分子近年來在聚合物-富勒烯太陽能電池和非富勒烯太陽能電池等方面得到了廣泛的研究，以其作為電子受體制備的非富勒烯太陽能電池的能量轉換效率已經超過了10％[(1)Zhengke Li,KuiJiang,Guofang Yang,Joshua Yuk Lin Lai,Tingxuan Ma,Jingbo Zhao,Wei Ma,HeYan.Nature Communications,2016,7,13094.(2)Yankang Yang,Zhi-Guo Zhang,HaijunBin,Shanshan Chen,Liang Gao,Lingwei Xue,Changduk Yang,Yongfang Li.Journal ofthe American Chemical Society,2017,138,15011.]。但是，將IDT作為給體單元與其他芳香雜環受體單元偶聯后應用于有機小分子-富勒烯太陽能電池少見報道。IDT單元具有大的平面共軛結構，有利于電子的堆積與傳輸，因而可以獲得更高的載流子遷移率來提高短路電流。

鑒于光伏材料在太陽能電池領域中廣泛的應用前景,研究出新的引達省并二噻吩類光伏材料具有重要意義。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種引達省并二噻吩類光伏材料及其制備方法和應用，該引達省并二噻吩類光伏材料具有更大的共軛結構、更寬的紫外-可見吸收光譜和載流子遷移率；并且其合成路線簡單、成本低，具有普適性；采用其制備的太陽能電池器件具有較好的能量轉換效率。

基于上述目的本發明提供的一種引達省并二噻吩類光伏材料，其結構如式(I)所示：

其中，所述式(I)中R為芳香烴基。

優選地，所述式(I)中R選自以下結構中的一種：

基于相同的發明構思，本發明還提供了一種引達省并二噻吩類光伏材料的制備方法，包括如下步驟：步驟1)化合物1和2-(三正丁基)呋喃反應得化合物2粗品，過硅膠柱淋洗得化合物2；步驟2)化合物2和N-溴代丁二酰亞胺反應得化合物3粗品，過硅膠柱淋洗得化合物3；步驟3)化合物3和(HO)₂B-R反應得化合物4粗品，過硅膠柱淋洗得化合物4；步驟4)化合物4和化合物5反應得所述引達省并二噻吩類光伏材料粗品，過硅膠柱淋洗得所述引達省并二噻吩類光伏材料；