[發明專利]一種基于環酰亞胺稠合苯并噻二唑的共軛化合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711278036.6
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN108148182B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 蘭柳元;麥裕良;文武;高敏;廖兵;李岱遠
• 申請（專利權）人: 廣東省石油與精細化工研究院
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H01L51/46
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發明公開了一種基于環酰亞胺稠合苯并噻二唑的共軛化合物及其制備方法和應用。這種基于環酰亞胺稠合苯并噻二唑的共軛化合物，其結構式如式(Ι)所示：(Ι)。同時也公開了這種基于環酰亞胺稠合苯并噻二唑的共軛化合物的制備方法，以及這種基于環酰亞胺稠合苯并噻二唑的共軛化合物在制備有機太陽能電池材料中的應用。本發明公開的基于環酰亞胺稠合苯并噻二唑為核的共軛化合物結構新穎，制備方法簡單，其熱穩定性很好，太陽光子吸收能力強，電子能級合適，適合用于有機太陽能電池中的電子受體或電子給體材料。

技術領域

本發明涉及一種基于環酰亞胺稠合苯并噻二唑的共軛化合物及其制備方法和應用。

背景技術

太陽能是一種綠色可再生能源，有機太陽能電池具有低成本、輕重量、半透明、可溶液加工成大面積的柔性薄膜器件等優點，因此在學術界和商業界受到廣泛的關注。近年來，通過對活性層材料和器件結構及制備條件的不斷優化，有機太陽能電池發展迅速，取得了顯著的成果，目前基于聚合物給體或小分子給體與富勒烯受體共混制備的太陽能電池的光電轉化效率已突破11％，市場化前景十分光明。

為了獲得高效的有機太陽能電池器件，材料是最重要的因素之一。相比于給體材料的迅速發展，受體材料則發展緩慢。在受體材料方面，以PC₆₁BM和PC₇₁BM為代表的富勒烯衍生物占據著主導地位。這是因為PCBM具有大的電子親和力、高電子遷移率、并且能夠與共軛聚合物給體材料混合形成納米尺寸的相分離結構等。然而以PCBM為代表的富勒烯衍生物自身也存在著難于克服的缺點，比如可見光區吸收弱，能級難于調控，導致開路電壓較低，限制了光電轉換效率的進一步提高。相比之下，非富勒烯類有機小分子受體材料的結構易于修飾，能級容易微調，使其與給體材料的能級能夠很好地相互匹配，從而獲得高的開路電壓。

近幾年，人們為了替換有機太陽能電池中的富勒烯受體，合成了一系列的新型小分子非富勒烯受體材料，當其與不同的給體材料共混制備太陽能電池時，表現出了良好的光電性能。但是，目前有機小分子非富勒烯受體材料開發不足，局限于苝二酰亞胺、萘二酰亞胺以及平面型多元稠環類材料。因此，為了實現有機太陽能電池高效的光電轉換，加速其商業化進程，從活性層材料的角度上考慮，合成更多的新型受體材料就顯得十分重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于環酰亞胺稠合苯并噻二唑的共軛化合物及其制備方法和應用。

本發明所采取的技術方案是：

一種基于環酰亞胺稠合苯并噻二唑的共軛化合物，其結構式如式(Ι)所示：

式(Ι)中，R₁、R₂和R₃獨立地為氫原子或C₁～C₂₄的烷基鏈，所述C₁～C₂₄烷基鏈中的一個或多個碳原子可被氧原子取代；

A為拉電子基團；

Ar為芳香基團；

X為O、S或Se；

n為0～6的自然數，m為0～2的自然數。

優選的，拉電子基團A為以下結構中的任意一種：

其中，R₄為氫原子或C₁～C₂₄的烷基鏈，所述C₁～C₂₄烷基鏈中的一個或多個碳原子可被氧原子取代。

優選的，Ar為以下結構中的任意一種：