[发明专利]一类苯并噻二唑氘代衍生物及其在有机电子器件的应用

说明书

本发明公开了一种苯并噻二唑氘代衍生物，及其在有机电子器件的应用，特别是在有机太阳能电池中的应用。本发明还公开了包含有按照本发明的苯并噻二唑氘代衍生物的有机电子器件，特别是有机太阳能电池，及其在室内外供电中的应用。本发明还进一步公开了使用按照本发明的组合物制备的有机电子器件，及制备方法。通过器件结构优化，可达到较佳的器件性能，特别是可实现高性能的OPV器件，对工业物联网小型供电设备提供了较好的材料和制备技术选项。

技术领域

本发明涉及有太阳能技术领域，特别是涉及一类苯并噻二唑氘代衍生物，混合物及组合物，及其在有机太阳能技术领域的应用。

背景技术

气候变化可以说是人类目前面临的最大挑战之一，在电力生产中以可持续能源代替化石燃料成为了解决这一问题的有效方式。硅太阳能电池在全球范围内的装机容量正在迅速增加，但是新一代太阳能电池技术也有可能在不久的将来作为一种可持续技术成熟，从而有助于这一转变。有机太阳能电池(Organic Solar Cells，OPV)由于其半透明、柔性可卷曲，轻质便于携带以及颜色和形状可设计性，已经被深入研究多年并开始尝试于市场应用。近几年，随着研究人员使用新型非富勒烯受体材料将实验室电池效率提升到 15％以上，并且不断改进大面积电池制备工艺，采用成熟薄膜技术的大面积有机太阳能电池竞争力正在逐步提高，但是从实验室到制造工厂的挑战，仍然是实现市场化的最大障碍。

对于目前OPV效率提升的开发，非富勒烯受体材料的改进已成为最有效的方法；大面积OPV生产过程中通常面临的膜质变差引起的效率(PCE)下降，也可通过受体分子结构设计对活性层膜形态、分子排布以及光吸收能力进行调控来优化。

发明内容

本发明针对上述问题，通过巧妙的分子设计，在苯并噻二唑结构基础上，合成了一系列具有合适HOMO/LUMO能级的A-D-A型受体材料，且具有很好的电子传输性能，配上其他基团设计的材料都具有非常大的光谱吸收范围。通过质谱分析对它们的结构进行确认，并应用于有机电子器件。

具体技术方案如下：

本发明提供一种如通式(I)所示的苯并噻二唑氘代衍生物：

其中

R₀₀₁-R₀₀₄彼此相同或不同，各自独立是H；D；F；Cl；Br；氰基(-CN)；三氟甲基(-CF3)；取代或未取代具有1至30个C原子的直链烷基、烷氧基或硫代烷氧基；取代或未取代具有3至30个C原子的支链或环状的烷基、烷氧基或硫代烷氧基；取代或未取代的烯基、炔基；取代或未取代的芳基；取代或未取代N、O和S中的任一个或更多个的杂芳基，或这些体系的组合，其中一个或多个基团可以彼此和/或与所述基团键合的环形成单环或多环的脂族或芳族环系。以上所述的各种基团中的一个或多个H还可进一步被D所取代。

并且，A1和A2中至少有一个是通式(I-a)-(I-j)所示结构中的一个，且至少有一个基团是氘代的：

其中，

R₁₀₁-R₁₃₂彼此相同或不同，各自独立是H；D；F；Cl；Br；氰基(-CN)；三氟甲基(-CF3)；取代或未取代具有1至30个C原子的直链烷基、烷氧基或硫代烷氧基；取代或未取代具有3至30个C原子的支链或环状的烷基、烷氧基或硫代烷氧基；取代或未取代的烯基、炔基；取代或未取代的芳基；取代或未取代N、O和S中的任一个或更多个的杂芳基，或这些体系的组合，其中一个或多个基团可以彼此和/或与所述基团键合的环形成单环或多环的脂族或芳族环系。以上所述的各种基团中的一个或多个H还可进一步被D所取代。

虚线表示连接的单键。