[發明專利]一種具有基于硝基的吸電子基團的化合物的制備方法

有效

• 申請號: 202010622511.2
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111635319B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 姚闖;楊葉子
• 申請（專利權）人: 長江師范學院
• 主分類號: C07C205/45
• 分類號: C07C205/45;C07C201/12;C07D495/22;C07D495/04;C07D513/22;C07D517/22;H10K85/60;H10K30/30
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李杰;張先蕓

本發明公開了一種具有基于硝基的吸電子基團的化合物、非富勒烯電子受體材料及其制備方法。其中，所述具有基于硝基的吸電子基團的化合物具有如下結構：其中，R1，R2為H、F、Cl、Br、I或?CH₃。本發明提供的具有基于硝基的吸電子基團的化合物中主要官能團為硝基，不含有氰基(－C≡N)，因而具有環境友好的優點。采用該化合物制備的非富勒烯電子受體材料，具有比現有非富勒烯電子受體材料更低的LUMO能級和更強的電子親和勢，有利于提高其吸電子能力，提高對太陽能的利用率和對電子的傳輸性能。

技術領域

本發明涉及有機太陽能電池技術領域，具體涉及一種具有基于硝基的吸電子基團的化合物、非富勒烯電子受體材料及其制備方法。

背景技術

有機太陽能電池是由有機材料構成核心部分的太陽能電池，其主要是以具有光敏性質的有機物作為半導體的材料，以光伏效應而產生電壓形成電流。有機太陽能電池是一種基于體異質節結構的三明治型電子器件，中間的活性層是實現光電轉化的主要組成部分，它是由n-型電子傳輸材料和p-型空穴傳輸材料共混構成，傳統的n-型材料為富勒烯類材料，由于富勒烯材料在可見光范圍內的吸收較差、結構不易調節、價格昂貴，大大限制了其光伏性能的提升。

非富勒烯太陽能電池由于較富勒烯電池具有如下優勢，因而成為研究的熱點：(1)能帶間隙可調度高(通常是1.2-2.2eV)，既可以將光吸收紅移至近紅外區，又可以藍移至藍光區。(2)能量補償低(0.1eV左右)，電荷分離效率高；(3)開路電壓損失小(0.5-0.6V)，非富勒烯受體能夠顯著減少輻射與非輻射復合，大幅降低開路電壓損失；(4)非富勒烯受體分子可以自由調整平面度和結晶度，有效控制活性層的共混薄膜形貌，從而提高器件穩定性。

但是，目前非富勒烯電子受體材料使用的吸電子基團多為包含氰基(－C≡N)的1,1-二氰亞甲基-3-茚滿酮及其衍生物。這一類化合物本身可能具有毒性，而且在合成過程中必定會用到具有劇毒的丙二腈，因此在制備過程中容易對操作人員造成傷害，不利于實際產業化生產，而且易污染環境。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種具有基于硝基的吸電子基團的化合物，以及含有該化合物的非富勒烯電子受體材料，作為太陽能電池的新材料。為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種具有基于硝基的吸電子基團的化合物，包括如下結構的吸電子基團：

其中，R₁，R₂為H、F、Cl、Br、I或-CH₃。

進一步還提供一種非富勒烯電子受體材料，具有如下結構：

其中，R₁，R₂為氫原子、鹵素取代基、C₁～C₂₀的烷基、C₁～C₂₀的烷氧基、羰基或酯基；所述T的結構為以下結構中的一種：

本發明還提供具有基于硝基的吸電子基團的化合物的應用，所述具有基于硝基的吸電子基團的化合物或所述非富勒烯電子受體材料用于制備太陽能電池的光活性層。

本發明還提供上述材料的制備方法，以解決現有技術制備非富勒烯電子受體材料采用丙二腈有劇毒，易對操作人員造成傷害，且對環境不友好的問題。為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種具有基于硝基的吸電子基團的化合物的制備方法，包括如下步驟：