[发明专利]基于双噻二唑咔唑衍生物小分子及其合成方法与在有机光电器件中的应用

说明书

本发明公开一种基于双噻二唑咔唑衍生物小分子及其合成方法与在有机光电器件中的应用。所述材料在可见光‑近红外区域具有较强的吸收。将DBTEh‑4F、DBTEh‑4Cl、DBTC8‑4F、DBTC8‑4Cl小分子分别作为电子受体与PBDB‑T为给体共混用于有机太阳电池活性层中，所制备的器件表现出较高的光电转化效率。这些小分子受体合成简单，在大面积低成本有机太阳电池领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及有机光电材料领域，具体涉及一类基于双噻二唑咔唑衍生物小分子及其合成方法与在有机光电器件中的应用。

背景技术

随着社会的迅速发展，人类对于能源的需求量也日益增加。目前能量供应主要来自于煤、石油、天然气等化石能源，但是这类能源存量有限，并且大量使用造成严重的环境污染，与国家节能减排的政策方针不符。为了解决这一问题，科学家们渐渐把目光投向了太阳能这一新型绿色可再生能源。太阳能已经成为目前世界上可以开发利用的最大能源，它被评价为取之不尽用之不竭的可再生资源，同时也是一种清洁、对环境友好的新型能源。有机/聚合物太阳电池与无机太阳电池相比较具有众多优势，比如，质量轻薄，具有柔性，可大面积溶液加工，成本低廉等，因此受到了研究者的广泛关注。

近年来有机太阳电池经历了一个飞速发展的阶段，材料体系和器件工艺上都有了创新性突破，基于富勒烯衍生物受体型的单节太阳电池的器件效率已经超过11％。但是富勒烯衍生物自身存在的可见光区吸光弱、能级调控范围窄、光化学不稳定、形貌稳定性差等缺点，使得科学家不得不寻找替代它们的受体材料。非富勒烯稠环小分子受体因为其宽的吸收光谱，可以调控的电子能级等优点受到了广泛的关注和研究。目前基于Y6的小分子受体效率已经超过18％，但是这类稠环材料合成成本较高，不适合大面积商业化应用。而非稠环非富勒烯受体，在吸收和能级上与稠环非富勒烯受体优势相当，此外这类分子合成简单，成本低廉，并且还有较优的稳定性，在未来商业化应用上具有广阔的前景。

发明内容

本发明的目的在于设计并合成基于双噻二唑咔唑衍生物小分子并用于有机光电器件中。

本发明基于双噻二唑咔唑衍生物小分子，其特征在于：述说共轭小分子具有以下结构通式：

其中，R₁为烷基链；Ar₁、Ar₂为相同或者不同共轭芳香稠环及衍生物单元；A₁、A₂为相同或者不同吸电子单元。

进一步说明，所述的基于双噻二唑咔唑衍生物小分子，其特征在于：所述的R₁、为C₁～C₆₀的直链、支链或者环状烷基链，其中一个或多个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基、甲基、乙基、甲氧基、硝基取代；或者所述直链、支链或者环状烷基链中的氢原子被卤原子或上述官能团取代。

进一步说明，基于双噻二唑咔唑衍生物小分子，其特征在于：所述的Ar₁和Ar₂单元分别选自如下结构中的任一种：

其中，R₂、R₃为氢原子、卤原子或者R₂、R₃为选自C₁～C₆₀的烷基链或烷基上一个或多个碳原子被氧原子、硫原子、烯基、炔基、芳基或酯基、羟基、氨基、季铵盐、磷酸根、磷酸酯基、磺酸根、羧基中的一种以上官能团取代；或者所述直链、支链或者环状烷基链中的氢原子被卤原子或上述官能团取代。

进一步说明，基于双噻二唑咔唑衍生物小分子，其特征在于：所述的A₁和A₂单元分别选自如下结构中的任一种：