[發明專利]一種七元稠環類苯并三氮唑受體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811049135.1
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN108948042B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 鄒應萍;羅妹;袁俊;周流洋;蔡方方;江文輝
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C07D495/22
• 分類號: C07D495/22;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 張偉;魏娟

本發明公開了一種七元稠環類苯并三氮唑受體小分子及其制備方法和應用。該化合物是以帶烷基鏈的七元稠環類苯并三氮唑(B)作為中間核，氰基基團作為吸電子單元的n?型非富勒烯受體材料(BIC)。其制備方法是以4,7?二溴?5,6?二硝基苯并三氮唑類化合物為原料，依次通過stille偶聯反應引入帶烷基鏈的噻吩并噻吩，再進行閉環，通過親核取代在N上引入烷基鏈，通過Vilsmeier?Haack引入醛基，最后Knoevenagel反應引入極性共軛單元，得BIC化合物，該小分子形成明確的構象和較好的溶解性，其具有普適性的電子受體單元，并在太陽能電池上取得較高的效率(PCE>13％)，是一類富有潛力的光伏材料。

技術領域

本發明涉及一種有機太陽能電池受體材料，特別涉及一種七元稠環類苯并三氮唑受體小分子，還涉及其制備方法和在有機太陽能電池中的應用，屬于有機太陽能電池材料制備技術領域。

背景技術

隨著能源問題的日益嚴重，發展新型能源迫在眉睫，而太陽能由于具有清潔無污染，且取之不盡，用之不竭等諸多優點而具有很大發展前景。如何更好的利用太陽能是應對能源危機的關鍵解決辦法。有機太陽能電池因其具有柔性、價格低廉，可低成本制備引起研究學者的廣泛關注。經過二十多年的發展，目前單層異質結的有機太陽能電池的效率已經達到14％，在未來很有可能會取代傳統的硅基電池。

[Advanced Energy Materials.2013,3(1):54-59.]公開有機太陽能電池最常用的給體材料PTB7-Th(PCE10)的吸收及在550-780nm的光學帶隙(Eg^opt＝1.59eV)較窄，從而與一般常用的非富勒烯受體材料有較多的重疊，因此，設計并合成更窄帶隙(Eg^opt<1.5eV)的非富勒烯受體與低或中等帶隙的給體聚合物相匹配的給體材料將是一個新的發展方向。

發明內容

針對現有有機太陽能電池中有機受體材料存在光電轉換效率低等問題，本發明的第一個目的是在于提供一種成膜性好，光學帶隙窄，光電轉換效率較高的七元稠環類苯并三氮唑受體小分子。

本發明的第二個目的是在于提供一種條件溫和，操作簡單的制備七元稠環類苯并三氮唑受體小分子的方法。

本發明的第三個目的是在于提供七元稠環類苯并三氮唑受體小分子的應用，七元稠環類苯并三氮唑受體小分子在紫外-可見區域(550-900nm)具有更強的吸收(Eg^opt＝1.37eV)，及具有較高的光電轉換效率(PCE>13％)，且與現有的常見PCE10給體材料具有更加匹配的能級和具有高而平衡的載流子遷移率，可以用于制備高短路電流和能量轉換效率的有機太陽能電池。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種七元稠環類苯并三氮唑受體小分子，其具有式1結構：

其中，

R₀、R和R₁獨立選自C₁～C₂₀的烷基(優選的烷基包括直鏈烷基或帶支鏈的烷基)；

X為以下基團中任意一種：(虛線處為雙鍵連接處)

其中，

R₂為氫、鹵素或C₁～C₅烷基。