[發明專利]蒽并二噻吩衍生物、其制備方法及包含它們的聚合物

在審

• 申請號: 201980019355.6
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN112041321A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 加布里爾·比安奇;達里奧·帕西尼;安德烈·尼蒂
• 申請（專利權）人: 艾尼股份公司
• 主分類號: C07D495/04
• 分類號: C07D495/04;C09K11/06;H01L51/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋融冰

具有通式(I)的蒽并二噻吩衍生物。所述蒽并二噻吩衍生物能夠被有利地用于電子給體聚合物的合成，所述聚合物是本發明的另一主題。所述聚合物能夠有利地用于在剛性支架或柔性支架上構造光伏器件(或太陽能器件)，諸如，例如，光伏電池(或太陽能電池)、光伏模塊(或太陽能模塊)。此外，所述聚合物能夠有利地用于有機薄膜晶體管(OTFT)、有機場效應晶體管(OFET)或有機發光二極管(OLED)的構造。

技術領域

本發明涉及一種蒽并二噻吩衍生物。

更具體地，本發明涉及一種在蒽環上二取代的蒽并二噻吩(anthradithiophene)衍生物。

本發明進一步涉及通過下文的報告的多步方法制備所述蒽并二噻吩衍生物，因此，所述多步方法為本發明的另一主題。

所述蒽并二噻吩衍生物可以有利地用于電子給體聚合物的合成中，所述聚合物是本發明的另一主題。

因此，本發明進一步涉及一種包括蒽并二噻吩衍生物的聚合物，所述聚合物具有下文提供的通式(X)。

所述聚合物可有利地用于在剛性支架或柔性支架上構造光伏器件(或太陽能器件)，諸如，例如光伏電池(或太陽能電池)、光伏模塊(或太陽能模塊)。此外，所述聚合物可有利地用于有機薄膜晶體管(OTFT)、有機場效應晶體管(OFET)或有機發光二極管(OLED)的構造。

背景技術

光伏器件(或太陽能器件)是能夠將光輻射能量轉換為電能的器件。當前，能夠用于實際應用的大多數光伏器件(或太陽能器件)都利用了無機光敏材料，特別是高純晶體硅的化學/物理性質。然而，由于硅的高生產成本，近一段時間，科學研究已經重點來開發具有共軛、低聚物或聚合物結構的替代有機材料，以用于獲得有機光伏器件(或太陽能器件)，諸如，例如有機光伏電池(或太陽能電池)。事實上，與高純晶體硅不同，所述有機材料的特征在于它們相對易于合成、生產便宜且相關的有機光伏器件(或太陽能器件)較輕，并且在使用的有機光伏器件(或太陽能器件)的生命周期結束時，允許回收所述有機材料。

盡管由此獲得的有機光伏器件(或太陽能器件)相對于無機光伏器件(或太陽能器件)的潛在效率(η)較低，但上述報告的優點使所述有機材料的使用在能量和經濟上具有吸引力。

有機光伏器件(或太陽能器件)，諸如，例如有機光伏電池(或太陽能電池)的操作是基于電子受體化合物和電子給體化合物組合使用的。在現有技術中，有機光伏器件(或太陽能器件)中最常使用的電子受體化合物是富勒烯衍生物，具體為PC61BM(6,6-苯基-C₆₁-丁酸甲酯)或PC71BM(6,6-苯基-C₇₁-丁酸甲酯)，當其與選自π-共軛聚合物，諸如，例如聚噻吩類(η5％)、聚咔唑類(η6％)、聚(噻吩并噻吩)苯并二噻吩(PTB)的衍生物(η8％)的電子給體化合物混合使用時，效率最高。

眾所周知，有機光伏電池(或太陽能電池)中的光到電流的基本轉換過程是通過以下步驟進行的：

1.通過電子給體化合物吸收光子并形成激子，即一對“電子-電子間隙(或空穴)”電荷傳輸體(charge transporter)；

2.激子在電子給體化合物的區域中擴散直至其與電子受體化合物的界面；

3.激子在兩個電荷傳輸體中解離：接受相中(即在電子受體化合物中)的電子(-)和給體相中(即在電子給體化合物中)的電子間隙[(或空穴)(+)]；

4.如此形成的電荷在陰極(通過電子受體化合物的電子)和陽極[通過電子給體化合物的電子間隙(或空穴)]中傳輸，及在有機光伏電池(或太陽能電池)電路中產生電流。

形成激子的光吸收以及隨后電子向電子受體化合物轉移的過程意味著電子從電子給體化合物的HOMO(“最高占據分子軌道”)激發到LUMO(“最低未占據分子軌道”)，以及隨后從電子給體化合物的LUMO到達電子受體化合物的LUMO。