[发明专利]一种引达省并二噻吩类光伏材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种引达省并二噻吩类光伏材料及其制备方法和应用，属于光伏材料技术领域。其结构由式(I)表示。本发明还提供了该引达省并二噻吩类光伏材料的制备方法和应用。该类光伏材料制备时主要是通过Stille偶联的方法，合成了一种含有引达省并二噻吩类(IDT)电子给体单元和末端基为氟代苯基的[2.1.3]苯并硒二唑(BSe)有机电子受体单元的有机小分子，具体是将IDT单元通过碳‑碳单键与BSe单元相连接，得到IDT类有机小分子光伏材料。这一种有机小分子应用于太阳能电池中，具有良好的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及光伏材料技术领域，特别是指一种引达省并二噻吩类光伏材料及其制备方法和应用。

背景技术

进入二十一世纪以来，有机太阳能电池领域获得了长足的发展，特别是通过有机分子结构的修饰和光伏器件结构的优化，使得能量转换效率超过10％，接近实用化的水平[Bin Kan,Huanran Feng,Xiangjian Wan,Feng Liu,Xin Ke,Yanbo Wang,YunchuangWang,Hongtao Zhang,Chenxi Li,Jianhui Hou,Yongsheng Chen.Journal of theAmerican Chemical Society,2017,139,4929.]。但是性能稳定高效的小分子光伏材料种类较少，因此需要设计与合成更多种类的有机小分子光伏材料，通过结构的修饰来进一步优化光伏性能。

引达省并二噻吩(IDT)是一个重要的电子给体单元，IDT基有机小分子近年来在聚合物-富勒烯太阳能电池和非富勒烯太阳能电池等方面得到了广泛的研究，以其作为电子受体制备的非富勒烯太阳能电池的能量转换效率已经超过了10％[(1)Zhengke Li,KuiJiang,Guofang Yang,Joshua Yuk Lin Lai,Tingxuan Ma,Jingbo Zhao,Wei Ma,HeYan.Nature Communications,2016,7,13094.(2)Yankang Yang,Zhi-Guo Zhang,HaijunBin,Shanshan Chen,Liang Gao,Lingwei Xue,Changduk Yang,Yongfang Li.Journal ofthe American Chemical Society,2017,138,15011.]。但是，将IDT作为给体单元与其他芳香杂环受体单元偶联后应用于有机小分子-富勒烯太阳能电池少见报道。IDT单元具有大的平面共轭结构，有利于电子的堆积与传输，因而可以获得更高的载流子迁移率来提高短路电流。

鉴于光伏材料在太阳能电池领域中广泛的应用前景,研究出新的引达省并二噻吩类光伏材料具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种引达省并二噻吩类光伏材料及其制备方法和应用，该引达省并二噻吩类光伏材料具有更大的共轭结构、更宽的紫外-可见吸收光谱和载流子迁移率；并且其合成路线简单、成本低，具有普适性；采用其制备的太阳能电池器件具有较好的能量转换效率。

基于上述目的本发明提供的一种引达省并二噻吩类光伏材料，其结构如式(I)所示：

其中，所述式(I)中R为芳香烃基。

优选地，所述式(I)中R选自以下结构中的一种：

基于相同的发明构思，本发明还提供了一种引达省并二噻吩类光伏材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1)化合物1和2-(三正丁基)呋喃反应得化合物2粗品，过硅胶柱淋洗得化合物2；步骤2)化合物2和N-溴代丁二酰亚胺反应得化合物3粗品，过硅胶柱淋洗得化合物3；步骤3)化合物3和(HO)₂B-R反应得化合物4粗品，过硅胶柱淋洗得化合物4；步骤4)化合物4和化合物5反应得所述引达省并二噻吩类光伏材料粗品，过硅胶柱淋洗得所述引达省并二噻吩类光伏材料；