[發明專利]一類硒取代的苯并二苝酰亞胺及合成方法和在太陽能電池中的應用

在審

• 申請號: 201810081499.1
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108250221A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 袁忠義;朱國民;胡明;張有地;胡昱;陳義旺
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: C07D517/22
• 分類號: C07D517/22;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

一類硒取代的苯并二苝酰亞胺及合成方法和在太陽能電池中的應用，以苝四甲酸酐為原料，通過苝四甲酸丁酯得到苝酰亞胺二聚體的酸酐，酸酐中間體可以簡便的得到不同烷基鏈取代的硒取代的苯并二苝酰亞胺。該類受體分子具有非常優秀的光電性能，在有機太陽能電池應用中，對器件結構要求簡單，不需要溶劑添加劑、熱退火等外在優化手段的情況下光電轉換效率高達5.17％。

技術領域

本發明涉及一類硒取代的苯并二苝酰亞胺的合成方法及其在有機太陽能電池中的應用。

背景技術

新世紀的世界性危機能源危機一直是人們關注的焦點，開發一種新的可再生能源成為廣大科學工作者不斷追求的目標。太陽能是一種綠色可再生資源，有機太陽能電池作為一種運用太陽能的手段，其核心活性層材料具有種類繁多、易于修飾、制備提純簡單和可制備大面積柔性器件的優勢，具有商業化大面積生產應用的潛力。但是目前有機太陽能電池的光電轉換的效率普遍還低于無機太陽能電池，有機半導體材料種類開發不足，尤其是高效的受體材料還比較缺乏。從活性層材料的角度來說，需要對光具有高的吸收效率以及高的載流子遷移率，因此，需要制備更多的新型有機半導體材料。

在有機太陽能電池領域，富勒烯受體在很長一段時間內占據著主導地位，但由于其價格昂貴、可見光區基本無吸收、難修飾等缺點，限制了其在生產中的應用。有機小分子受體具有結構確定、修飾方便、價格便宜的優勢(中國專利CN106905344A，CN105315298A，CN105524256A)，部分小分子半導體作為受體材料用于體相異質結太陽能電池取得了較好的效果(中國專利CN104557968B，CN107298758A，CN107365318A)。雖然非富勒烯受體發展迅速，但也存在巨大問題。其中之一就是器件結構復雜，需要復雜的方法優化器件效率，比如熱旋涂、熱退火、加入溶劑添加劑等。這些復雜的條件不利于簡單、低成本、大面積的太陽能電池的工業生產。因此我們需要開發一類工藝非常簡單的活性層材料。目前這一類的材料還是非常稀少。

發明內容

本發明的目的在于提供一類硒取代的苯并二苝酰亞胺的合成方法及其在有機太陽能電池中的應用。

本發明通過以下技術方案實現的。

本發明所述的一類硒取代的苯并二苝酰亞胺，其化學結構如下：

其中，R₂為C5-C30的直鏈、支鏈或者環狀烷基。

本發明所述的一類硒取代的苯并二苝酰亞胺及合成方法，是通過一條苝酯的路線合成，具體合成路線如下：

其中，R₁、R₂為C5-C30的直鏈、支鏈或者環狀烷基。

本發明所述的一類硒取代的苯并二苝酰亞胺合成方法，按如下步驟：

步驟1：以商業化的苝四甲羧酸二酐為原料按照文獻方法合成化合物1(ChemPhysChem.2016,17,859–872)。化合物1在有機溶劑中和溴素反應生成化合物2，其中有機溶劑為CH₂Cl₂，CHCl₃，化合物1與溴素的摩爾比在1:1～100，反應溫度為0～50℃，反應時間1min～1h。